1、Zhang C F, Huang H W, Jia Y Z. Auto-testing System Design for Fan Performance Based on Virtual Instrument TechnologyJ. Instrument Technique & Sensor, 2009, 30(9):48-49.出处作者：ZHANG Chao-fan,HUANG Hong-wei,JIA Yao-zeng中文 3020 字 基于虚拟仪器技术的风机性能自动测试系统 摘 要 :针对我国风机性能检测多以手工为主 ,存在试验手段落后 ,
2、劳动量大和测试结果不准确等缺点 ,采用先进的虚拟仪器技术 ,将传感器技术、计算机技术和测试技术结合起来 ,建立了基于虚拟仪器技术的风机性能自动测试系统 ,实现了试验数据的自动采集、风机转速的自动调节、风机运行工况的自动控制、试验数据的正确处理及性能曲线的自动绘制。整个系统具有界面友好、操作方便、功能齐全等优点。试验结果表明本系统增加了试验过程的稳定性 ,避免了人为的读数误差、计算误差以及相关数据不能同时 记录所引起的试验结果偏差 ,提高了测试精度和试验效率。可广泛应用于科研院所和风机生产厂家 ,具有较高的推广应用价值。 关键词 :风机 ；性能试验 ；自动测试 ；虚拟仪器 ；数据处
3、理 1 介绍 参数风扇：流量，压力，功率和效率不仅决定工作绩效，但也正根据使用鼓风机 的 人。由于风机理论不 够完善 ，性能测试是主要获取这些参数 的方法 。此外，测试 最 重要的是检验产品和 创 新设计产品。在中国，传统的风机性能测试是经常做手动或单片机，其中有许多不足，包括：降低精度，重型工人的劳动强度，不 完 善 的用户界面 ，等等。 因此，根据用户的需求现代时代实 验技术，自动测试及分析系统风机性能的基础上的虚拟仪表工具 LabWindows / CVI 的设计在这个文件中。组合传感器技术，计算机技术和测试技术，虚拟仪器仪表技术，使得最普遍 的方法
4、使用智能计算机，以彻底打破该模式，传统的技术 是指由制造商 制定 ，但该用户不能改变的。与六，用户提供了一个空间，以发挥他们的能力和想象力不足。它是用户，而不是制造商， 他们根据个人需要， 他们可以设计自己的仪器系统。在虚拟仪器系统， 硬件只是提供了一个解决方案，以 输 入和输出的信号，但该软件是整个系统 的关键 。任何用户可以 根据需要 修改软件，增 加或减少的 软件 功能和 软件 的仪器系统 。 因此，该系统不仅可以自动 采料 ，加工，试验数据，并 以适当 的形式 显 示最后结果，而且也控制和调整不同的工作负载。整个系统是 具有完善的 界面，易操作，并 很好地 完成
5、 功 能。实验结果表明， 稳定性试验过程中增加了， 读数误差是可以避免和测量精度和实验效率得到了改善。 该系统已广泛地应用于许多范生产厂家和科研单位 。 2 硬件系统的设计 硬件这个 系统 ，这是基础 。 信号采集，转换，加强和加工，包括风扇，电机，风管， 传感器，计算机，数据采集板，频率转换等 。 在这些部件 中 ，计算机和插入式 DAQ 的 系 统 中发挥了重要作用 。 该 系统， 随着高性能数据采集板， A / D 转换，而且频率控制，步进电机控制等实现了 ， 而不是唯一的数据采集。需要 考虑
6、的技术指标，如采样频率，精度 等 级， A / D D / A 转换利率 结果 中，数据采集卡的 PCI - 6024e ，其中 200 个有 KS /秒， 12 位表 示 16 单端模拟输入，是选定的。该6024e 功能数位触发能力，以及 2 个 24 位， 20 兆赫计数器 /倍 ；和 8 数字输入 /输出线。两个 12 位模拟输出也可以推荐，由 6024e。 风机参数：流量，静压，转矩转速测量相应传感器包括差压变送器（ bc69 型性，准确 性） ，静压发射机（ jyb 型，精度为
7、 1 ） ， 转矩与转速传感器（ akc - 205 型精度为 0.3 ） 。该传感器的输出都是标准电流信号 4 20 均线所在。 ，以满足数据采集板输入信号的类型和范围， 0 5 伏电压信号是从取得 4 20 mA 电流信号由一个接口板，是用于信号转型 。 通过模拟输出通道上 6024e ， 0 5 V 电压信号，这是相应于 0 50 赫兹交流变频，发送给控制频率转换器（ FR- a540 - 1.5 K 通道类型
8、， mitsudishi ， 日本 ） 。风扇转速的变化与变数电压 。 该 部件 的工作状况 制定 ，这是由作者 设计制定的 ，是旋转挡板结构组成的轮挡板，联轴器，爬行器齿轮和步进电机等（参见图 1 ） 。 这种结构不仅可以实现自动控制， 而且 也有小而灵活 的优点 。三个数字输入 /输出端口上 6024e 是用来发送出了 3 - 相脉冲控制旋转角度的一步马达。步进电机驱动器圆形挡板通过爬行器，以齿轮回转内风管，导致在变化的光圈差距圆 形 的挡板及风管，从而改变风管 内的气流通量 ，即改 进 工作状 。当气流太强， 该 &
9、nbsp;齿轮可以防止 挡板的改变， 以保证测量精度，几 种防止的方法 都是通过诸如微分 输入信号，以消除普通模式干扰 。 图 1 3 软件系统的设计 3.1 数据处理 数据处理，在这个系统 中 包括三个方面：处理后 期 信号进行清 除 种种不 理想 的信号，利用流体力学计算公式性能参数的 精确度 ； 拟合性能参数基于最小二乘法提 取 性能曲线的 精确度。 3.1.1 计算性能参数 是指以国家标准 gb1236 - 85 8 空气动力学性能测试程序呼吸机，呼吸机性能测试的放电插座的实现。风扇性能参数计算 如下： （ 1）
10、 体积流速 （ 2） 轴功率 （ 3） 总压力 （ 4） 效率的总压力 3.1.2 性能曲线拟合 有许多曲线拟合的 方法，如指数拟合，正交多项式拟合切比雪夫再恰当不过了。最小二乘法是通过以适应性能参数，因为特性曲线的风机大多是抛物线。什么是所谓的 "最小二乘法 " ，是统计学处理实测值，从实验中，使理想值的观测等于它的理论价值和纠正观测值 。 用 function polyfit 是在分析图书馆的
11、LabWindows / CVI 中， 性能曲线拟合完成。格式函数 polyfit 具体内容如下： 这项议 内容 的目的，功能，是要找到 合适 系数，即最能代表多项式拟合数据点（ x ， y ）的使用最小二乘法。 polyfitobtains theithelement 的输出阵和均方误差使用以下公式 7 ： 数值通量 ；整体压力，静态压力，功率和效率 ， 多项式秩序 ；尼什若干样本点 ； 均方误差 。 与这一职能的磁通整个压力曲线， 通量静态压力曲线，流量 -效率曲线可以达到这个数字 。 3.2
12、 软件的结构 该软件是由 LabWindows / CVI 的这是一个综合性的 ANSI C 环境工程师和科学家创造虚拟仪表应用 。在这个系统中 ， 与集成的 I / O 图书馆，分析套路，和用户界面的工具， LabWindows / CVI 的提供您所需的一切，为建设先进的测试和测量系统 。 基于模块化的设计方法，程序， 模块设计 。 1 ）基本参数设置：用户可以在关键风扇型和环境参数，包括大气温度，湿度和压力 。 2 ）数据采集及控制参数设定： 在这个 系统中 ，采样通道，控制通道，采样率，信号
13、输入 /输出限制等 。 3 ）主控站：这个 系统 是主接口为 运作口 。可视化的控制，例如作为电源开关，测试起动开关，操作模式选择幻灯片，风扇转速选择幻灯片，并进行实时在线数字波形显示的信号，送到在前面板上，为用户操作此系统交 换 方便 。 4 ）数据处理：在本 系统 中，而不是 指 原始数据，而 是 计算数据，包括流量， 效率，功率 和总压能证明在数字和波形形式。此外，基于最小二乘法的风机性能曲线可装有自由挑选合适的模块 。 5 ）试验报告：试验后，可以实现测试报告，其中包括网格或图表类型的测试网络社区这个 系统 。此外，数据存储，打印输出，
14、 输入 等，都实现了 。 6 ）历史查询：在这个单元 ， 根据试验的次数和范型，用户还可以找到历史记录，他们需要与数字或图形文件类型。 因此，需要测试报告，其中包括风机性能曲线能展示和 打印。 最后，该软件系统的关键功能如下：自动获取参数的范性能，调整转速和通量风机，自动生成记录，测试和性能曲线，此外，该软件还可以 显示，保存和打印这些 信 号在图形和数字形式。整个系统是 完善 便于操作 的。 4 实验系统 以离心式鼓风机（ 4-72 型）进行全面的测试 ， 例如，在实验室，性能测试实验取得了该项 功能 。所示图 2 ，每一个点是数值的测试信号， 并且接驳线是表现拟合曲线基于最小二乘法。比较手工是做在同一时间内，两个测试结果几乎是平等和准确性，可完全满足国家标准 。
