水泵全性能微機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的研究

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1、水泵全性能微機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的研究計(jì)算機(jī)應(yīng)用水泵全性能微機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的研究邱麗芳1，李益華（1.湖南省工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙0072.長(zhǎng)沙電力學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙077）要思路，并著重講座了模擬信號(hào)校準(zhǔn)，周期法測(cè)頻率的原理。此外，還介紹了數(shù)據(jù)處理的數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)思路?！　?引言水泵全性能測(cè)試是水泵研究、試制生產(chǎn)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。以往采用人工讀數(shù)、人工計(jì)算的老式實(shí)驗(yàn)方法，此法費(fèi)力、耗時(shí)、且精度低、人為因素較多。國(guó)內(nèi)也有水泵智能測(cè)控系統(tǒng)，但大多數(shù)系統(tǒng)龐大、接口復(fù)雜、價(jià)格偏高。為滿足廣大水泵廠家水泵測(cè)試智能化的需要，我們研制了微機(jī)水泵全性能測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)能自動(dòng)對(duì)水

2、泵的5個(gè)原始量：吸程、壓程、流量、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速同時(shí)采樣，并將測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，打印輸出彩色試驗(yàn)報(bào)表和曲線?！　?系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成框圖，如圖1所示?！　∠到y(tǒng)主要由傳感器、接口板、計(jì)算機(jī)、彩色顯示器、打印機(jī)、穩(wěn)壓電源組成。主板選用工業(yè)控制CPU模板，其內(nèi)存有64KB、4B浮點(diǎn)運(yùn)算庫(kù)、常用算法軟件包，并有8KBRAM數(shù)據(jù)可掉電保護(hù)，確保失電后數(shù)據(jù)不丟失。水泵全性能微機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的研究計(jì)算機(jī)應(yīng)用水泵全性能微機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的研究邱麗芳1，李益華（1.湖南省工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙0072.長(zhǎng)沙電力學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙077）要思路，并著重講座了模擬信號(hào)校準(zhǔn)，周期法測(cè)頻率的

3、原理。此外，還介紹了數(shù)據(jù)處理的數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)思路?！　?引言水泵全性能測(cè)試是水泵研究、試制生產(chǎn)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。以往采用人工讀數(shù)、人工計(jì)算的老式實(shí)驗(yàn)方法，此法費(fèi)力、耗時(shí)、且精度低、人為因素較多。國(guó)內(nèi)也有水泵智能測(cè)控系統(tǒng)，但大多數(shù)系統(tǒng)龐大、接口復(fù)雜、價(jià)格偏高。為滿足廣大水泵廠家水泵測(cè)試智能化的需要，我們研制了微機(jī)水泵全性能測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)能自動(dòng)對(duì)水泵的5個(gè)原始量：吸程、壓程、流量、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速同時(shí)采樣，并將測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，打印輸出彩色試驗(yàn)報(bào)表和曲線?！　?系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成框圖，如圖1所示?！　∠到y(tǒng)主要由傳感器、接口板、計(jì)算機(jī)、彩色顯示器、打印機(jī)、穩(wěn)

4、壓電源組成。主板選用工業(yè)控制CPU模板，其內(nèi)存有64KB、4B浮點(diǎn)運(yùn)算庫(kù)、常用算法軟件包，并有8KBRAM數(shù)據(jù)可掉電保護(hù)，確保失電后數(shù)據(jù)不丟失?！　∠到y(tǒng)由不同傳感器同時(shí)采集吸程、壓程、流量、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速五個(gè)物理量，模擬信號(hào)經(jīng)8路模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)后，再進(jìn)行信號(hào)調(diào)理及整形變換，全部變?yōu)轭l率信號(hào)，再由8253計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。此時(shí)信號(hào)，一方面經(jīng)顯示板，送CRT顯示器對(duì)各量進(jìn)行數(shù)據(jù)和圖形顯示，另一方面經(jīng)工業(yè)控制主板后，送彩色打印機(jī)對(duì)各量進(jìn)行圖形曲線輸出。　　3軟件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)軟件主框圖，如圖2示。軟件設(shè)計(jì)中，以操作簡(jiǎn)便、功能齊全、數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確為目標(biāo)。系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：（1）設(shè)計(jì)

5、大字符顯示功能，便于遠(yuǎn)距離操作（2）自動(dòng)校零（3）人工、人機(jī)混合數(shù)據(jù)處理（4）結(jié)論數(shù)據(jù)分析（5）全部測(cè)試值、計(jì)算值、結(jié)論數(shù)據(jù)顯示、打印并繪制曲線?！　〕绦虿捎媚K化設(shè)計(jì)，主要分為：主菜單模塊、采樣模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊、數(shù)據(jù)輸入模塊、表格打印曲張繪制6大模塊，其中每個(gè)模塊又由若干小模塊組成。數(shù)據(jù)分析計(jì)算，主菜單模塊用BASIC語(yǔ)言編寫(xiě)，其他均用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。整個(gè)內(nèi)存由用戶匯編程序區(qū)、用戶BASIC程序文本區(qū)、運(yùn)算子程序區(qū)、BASIC解釋程序和相應(yīng)的工作單元、數(shù)據(jù)存貯區(qū)組成。所有輸入?yún)?shù)、原始數(shù)據(jù)、計(jì)算值、結(jié)論數(shù)據(jù)均存于帶鋰電池后備電源的RAM單

6、元中，失電后數(shù)據(jù)不丟失?！　?軟硬件設(shè)計(jì)分析作為測(cè)試系統(tǒng)，在軟硬件設(shè)計(jì)中，常遇到很多方面的問(wèn)題，本節(jié)重點(diǎn)對(duì)以下幾點(diǎn)作一詳細(xì)讀者討論。　　4.1校準(zhǔn)功能的設(shè)計(jì)接口板中有8路模擬輸入通道（其中六路外接輸出信號(hào)），輸入模擬信號(hào)經(jīng)多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇其一，通過(guò)放大、V/F轉(zhuǎn)換后變?yōu)轭l率信號(hào)，再經(jīng)同步處理，由8253計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)輸入中，還有兩路接基準(zhǔn)電源，這是專為校準(zhǔn)功能設(shè)計(jì)的。校準(zhǔn)功能用于克服模擬多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、放大器、V/F轉(zhuǎn)換器的零漂、溫漂對(duì)系統(tǒng)測(cè)量精度的影響。兩個(gè)基準(zhǔn)源由LM399提供，LM399為內(nèi)帶恒溫裝置的高穩(wěn)定電源，其穩(wěn)定度為十萬(wàn)分之一。模擬

7、輸入電壓V和V/F的輸出頻率f間存在圖3所示對(duì)應(yīng)關(guān)系，圖中V為基準(zhǔn)電源電壓，f為其對(duì)應(yīng)的頻率，在短時(shí)間內(nèi)，零漂、溫漂的影響很小，因此假定此段時(shí)間為圖3中Vi，頻率為fi，則有關(guān)系式：上式中，（V為常數(shù)。從圖2、3中可看到，每進(jìn)入一次主菜單，即運(yùn)行一次校準(zhǔn)程序，求得此時(shí)的f2，因此，無(wú)論何時(shí)采集的fi，經(jīng)過(guò)修正式（1）后，就能得到消除零漂、溫漂影響的V值?！　?.2周期法測(cè)頻率信號(hào)一般頻率信號(hào)測(cè)量中，存在±1個(gè)脈沖的誤差，對(duì)于低頻信號(hào)，其采樣的誤差較大，且時(shí)間長(zhǎng)。如水泵中的流量，在小流量時(shí)，渦輪流量計(jì)的輸出頻率僅幾十赫茲，在采樣時(shí)間為1秒時(shí)，其采樣誤差高達(dá)

8、百分之幾。為消除±1個(gè)脈沖的誤差，我們采用整周期法測(cè)頻率。其電路原理，如圖4示。