利用vi改造水聲換能器測試系統(tǒng)

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1、利用VI改造水聲換能器測試系統(tǒng)閱覽次數(shù)：923作者：糜鋒單位：中國船舶重工集團(tuán)722研究所中心計(jì)量室武漢摘要：針對傳統(tǒng)水聲換能器測試中存在的問題，提出了一種利用虛擬儀器技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)換能器自動(dòng)測試的方案。該方案在提高了換能器測試的準(zhǔn)確度的同時(shí)，也大大的提高了測試效率，將測試人員從繁雜的估算、記錄中解脫中來。關(guān)鍵字：水聲換能器LabVIEW數(shù)據(jù)采集Abstract:Formeasuringunderwatertransducer,thispaperproposesamethodwhichcanmakethewholemea

2、sureproceduretobeautomaticandimprovetheaccuracy.Keyword:VITranslaterLabVIEWDAQ前言聲波是已知的唯一能夠在水中遠(yuǎn)距離傳播的波動(dòng)，在這方面遠(yuǎn)比電磁波(如無線電波、光波等)好，因此聲波是目前水下通信的主要手段。當(dāng)前，世界各國都在開展水聲通信方面的研究。水聲通信中的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備就是水聲換能器，它是發(fā)射和接收水中聲信號的裝置。應(yīng)用最廣泛的是電聲轉(zhuǎn)換的水聲換能器，即轉(zhuǎn)換電能為水中聲能的水聲發(fā)射器，以及轉(zhuǎn)換水中聲能為電能的水聲接收器(即水聽器)。顯然，換能器的性能將直接

3、影響到水聲通信的質(zhì)量。改造前的水聲換能器測試是基于丹麥B&K公司的一整套測試設(shè)備的，具體為信號發(fā)生器（Sine/NoiseGeneratorType1054）、功率放大器（PowerAmplifierType2712）、測量放大器（MeasuringAmplifierType2610）、帶通濾波器（BandPassFilterType1617）及繪圖儀等。其測試原理及步驟如下：1）由信號發(fā)生器及功率放大器將特定頻率和幅度的信號送給水下的發(fā)射換能器，將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號；2）聲信號通過喇叭有方向性向水下傳播，3）待測換能器在一定距離遠(yuǎn)

4、處做勻速的水平轉(zhuǎn)動(dòng)，在各個(gè)角度接收聲信號并轉(zhuǎn)換成電信號；4）測量放大器接收從換能器傳輸過來的電信號，經(jīng)帶通濾波器過濾后送給繪圖儀打印角度－幅度的測試曲線；5）測試人員根據(jù)測試曲線及標(biāo)準(zhǔn)換能器的參數(shù)人工計(jì)算出靈敏度及偏差，判斷該換能器是否合格，最后將測試結(jié)果記錄。以上測試方法中需要人工參與計(jì)算，因此而帶來的誤差也較大，而且當(dāng)測試數(shù)目較多時(shí)，測試效率就成了很大的問題。再者，因?yàn)槔L圖儀屬于機(jī)械設(shè)備，長時(shí)間使用后也會(huì)出現(xiàn)繪圖不準(zhǔn)的現(xiàn)象。所以，現(xiàn)急需一種能解決該系統(tǒng)存在問題的改造方案。改造后的系統(tǒng)應(yīng)該能實(shí)現(xiàn)如下功能：1）自動(dòng)計(jì)算出靈敏度和水平

5、指向性偏差并判斷是否合格，整個(gè)過程不需要人工計(jì)算，提高測試準(zhǔn)確度。2）能輸入換能器號、測試日期等信息，能在屏幕上即時(shí)繪制測試曲線，能打印測試報(bào)告。3）將測試結(jié)果存盤為EXCEL能編輯的文件格式，方便以后查詢打印4）能進(jìn)行循環(huán)測試，提高測試效率。通過調(diào)研、分析，我們決定采用虛擬儀器技術(shù)，利用數(shù)據(jù)采集卡和中央控制計(jì)算機(jī)來采集、處理測試數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)以上功能。主要硬件配置本改造方案以廉價(jià)、實(shí)用為目的，選取了凌華的ACL-8111數(shù)據(jù)采集卡及9813接線端子，ACL-8111的參數(shù)如下：12位的采集分辨率，8通道單端輸入，50Kbps的采樣率，

6、10M的輸入阻抗，ISA總線的計(jì)算機(jī)接口?？刂破饔蒔II450，64M內(nèi)存的PC機(jī)承擔(dān)。改造后的連接示意圖如下：系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)要完成本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，有較多的軟件可供選擇，如VB、Labwindows/CVI、以及LabVIEW6.1等，其中美國NI公司的LabVIEW采用直觀的圖形化編程方法，在儀器控制方面有著通用性好、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、輸出界面友好等特點(diǎn)，并且凌華的ACL-8111數(shù)據(jù)采集卡帶有LabVIEW的軟件支持包，所以我們選擇了LabVIEW6.1作為開發(fā)工具。根據(jù)實(shí)際測試的要求，其測試軟件的操作界面如圖（二）所示。圖三為

7、系統(tǒng)軟件的流程，下面簡要介紹各個(gè)步驟的具體內(nèi)容。1、等待測試開始該狀態(tài)用戶可以輸入換能器號、測試日期，其中的測試日期系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將當(dāng)前日期給出，但用戶也可以根據(jù)需要更改?！按蛴　卑粹o可以將當(dāng)前屏幕上顯示的曲線、測試結(jié)果按測試報(bào)告的格式打印輸出，當(dāng)上此出現(xiàn)如打印機(jī)卡紙等問題而造成沒有將測試報(bào)告打印好時(shí)能再次打印測試報(bào)告。“開始”按鈕可以啟動(dòng)測試?！巴顺觥卑粹o可以退出該測試系統(tǒng)。2、采集電壓值電壓采集分為三步：首先調(diào)用8111Config函數(shù)對數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行初始化，主要包含采集的電壓幅度范圍及基地址（BaseAddress），分別設(shè)置為5

8、和220，其中要注意的是220為十六進(jìn)制；接著調(diào)用8111的AIReadChannelVoltage函數(shù)，采用軟件觸發(fā)的方式來采集電壓值；最后調(diào)用ReleaseCard函數(shù)釋放板卡。為了減小誤差，采用了如下的采集方法：以一度的精度進(jìn)行