电机测试数据处理毕业设计论文

电机测试数据处理毕业设计论文内容摘要：

ratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一种图形化的编程语言的开发环境 ， 由美国国家仪器（ NI）公司研制开发的。 LabVmw作为一种虚拟仪器开发平台，提供了一种全新的程序编写方法，集图形开发、调试和运 行程序于一体，主要用于测试与测量、数据采集与控制、过程监控等领域。 LABVIEW软件作为虚拟仪器 的 典型代表 ，其 功能强大、灵活方便，编程方式与常用的 VB, VC等几种语言有很大的差别 [4]。 与一般基于基本程式语言的软件和以设定为基础的软件相比， LABVIEW的优势主要体现在以下几个方面： （ 1）提供了丰富的图形控件，并采用图形化的编程方法，彻底让编程者走出文本编程的模式； （ 2）内建的编译器在用户编写程序的同时就在后台自动完成了编译。 因此如果用户在编写程序过程中有语法错误，它会立即提示； （ 3）由于采用数 据流模型，它实现了自动的多线程，从而能充分利用处理器，特别是多下理器的处理能力； （ 4）通过 DLL、 CIN 节点、 ActiveX、 NETAK MATLAB 脚本节点等技术，可以轻松实现 LABVIEW 与其它编程语言相结合； （ 5）通过应用程序生成器可以轻松地发布 EXE、动态链接库或安装包； （ 6） LABVIEW 提供了大量的驱动工具，几乎能与任何接口的硬件相接； （ 7） LABVIEW 内建了 600 多个分析函数，用于数据分析和信号处理； （ 8） NI 同时提供了丰富的附加模块，用于扩展 LABVIEW 在不同领域中的应用，例如 实时模块、 PDA模块、 FPGA 模块、数据记录与监控（ DSC）模块、机器视觉模块与触摸屏模块等。 LabVIEW 中涉及到的数据类型主要有 布尔值、字符串、数值、数组和簇。 数组：一种由同一类型数据元素组成的大小可变的集合（或组合），如一组浮点数或一组字符串。 一维数组是最基本的数组，多维数组是在一维数组的基础上创建的。 簇：由混合类型的数据元素组成的大小固定的集合，如一个包含浮点数和字符串的组。 布尔值：数据的值为真和假，其数值表达值为 1和 0。 数值 ：该 类型的数据是一种标量值，包括整数和实数（浮点）。 字符串：是 一个字符（ ASCII 字符集）序列。 通过 LabVIEW 中的分析函数，可以进行不同类型数据的分析、转换和运算。 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 LabVIEW 程序称为虚拟仪器 (Virtual Instruments)程序，简称 VI。 一个最基本的 VI 包括三个主要部分：前面板、框图程序和图标 /连接端口。 前面板是 LabVIEW 程序的图形化用户界面，是用户进行测试时主要的输入输出界面。 框图程序则是利用图形语言对前面板上的输入控制器和输出指示器进行控制。 图标 /连接端口用于把 LabVIEW 程序定义成一个程序，以便在其它程序中加以调用，实现层次化、模块化 编程 [5]。 3． 2． 1 前面板模块的介绍 LABVIEW 的前面板主要由菜单栏、工具栏和前面板设计区 3 部分组成（如图 32 所示） [6]。 前面板菜单栏、工具栏的功能与一般软件系统的菜单栏、工具栏功能大同小异，其设计区是供用户进行设计的区域，此区是一个由输入控件和显示控件组成的图形化界面，其输入控件是指旋钮、转盘等输入装置。 显示控件是指图表、指示灯等显示装置。 输入控件用来模拟仪器的输入装置，将数据传送给程序的程序框图，为 VI的程序框图提供数据。 显示控件模拟仪器的输出装置，用以显示程序框图获取或生成的数据。 置于前面板中的各种控件通过控件选板（如图 33所示）来获取。 在前面板设计区域放置的对象就相当于在实际仪器仪表的面板上看到的控件对象。 这样的用户界面更为直观易懂。 图 32 LABVIEW前面板和程序框图 图 33 前面板控件选板 图标 前面板设计区 菜单栏 编程区 工具栏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 3． 2． 2 程序框图模块的介绍 在前面板中添加控件后，必须创建程序框图后才能对前面板中的对象进行控制。 程序框图是图形化源代码的集合。 此框图中的程序设计是 LABVIEW 的核心内容。 在程序框图 模块中， LABVIEW 的函数选板（如图 34）提供了功能众多的编程方式和多种多样的程序结构，这些都为用户的程序编写带来很大的方便。 在本文的设计中，位于【函数】 /【编程】 /【结构】选板中的 For 循环、While 循环、条件结构、事件结构 和 平铺式顺序 等程序结构为程序设计带来了很多便利。 图 34 函数选板 当需要执行一些重复执行的代码时，就需要用到循环结构， LABVIEW 提供了 For 和 While 两种循环结构（如图 3 36）。 虽都为循环结构，两者之间却有着本质上的差别： For 循环有循环次数 的限制，当循环执行了指定的次数后，自动退出循环；而 While 没有循环次数的限制，只有当满足循环条件时才结束循环，否则将一直执行循环。 While 循环适合于循环次数不能确定的场合。 图 35 For 循环 使用范例 For循环 BH 子 VI For循环次数 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 图 36 While 循环在本文中的应用 事件结构 （如图 36） 中 包括一个或多个子程序框图，或事件分支，当结构执行时，仅有一个子程序框图或分支在执行。 事件结构将等待直至某一事件发生，并执行相应条件分支从而处理该事件。 右键单击结构边框，可添加 新的分支并配置需处理哪些事件。 平铺式顺序结构可确保子程序框图 按照从左到友 的顺序执行。 用户能看到所有的代码，但这种结构也存在着一定的局限性，即当代码段数太多时，程序就显得比较混乱了。 根据本文编程的需要， 把程序 分为了三个相互联系的部分，且代码数量不大，所以本文采用平铺式结构（如图 37）。 图 37 平铺式顺序结构在本文中的使用 While 循环 While 循环停止条件 事件结构 子 V 调用 子 V 调用 平铺式结构 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 条件结构 （如图 38） 包括一个或多个子程序框图，或分支，当结构执行时，仅有一个子程序框图或分支在执行 [7]。 连接至选择器接线端的值可以是布尔、字符串、整数，或枚举类型，它决定了执行哪个分支。 右键单击结构边框，可添加或删除分支。 Us 可使用标签工具来输入条件选择器标签的值，并配置每个分支处理的值。 图 38 条件结构 在本文中的应用 3． 2． 3 子 VI 的创建和引用 在 LABVIEW 程序设计中，通过采用模块化的设计方法，用户可为这些模块设计一个子程序，即子 VI。 子 VI 类似于传统文本语言的子程序，可被多次调用而不用重新编写代码，这使得应用程序的维护更加简单。 子 VI 的创建一般有两种方式，一种是 通过 VI 创建子 VI，另一种是通过在设计的 VI 程序上，选定一部分内容创建子 VI[8]。 程序设计过程中，子 VI 相当于一个节点。 新建一个 VI 或打开一个已经存在的 VI， 通过修改 前面板和程序框图的右上角【图标编辑器】对话框，如图 39 所示。 用户可以从绘图工具栏选择绘图工具 ， 在图标编辑区对图标进行复制、剪切、粘贴、清除，以及导入图片至剪贴板等操作。 图 39【图标编辑器】对话框 条件结构 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 图标编辑完成后，还需对 图标设置连线板。 移动光标到前面板右上角图标上，单击鼠标右键，弹出如图 310所示快捷菜单，执行其中的【显示连线板】命令，用户可通过该连线板上的端口编辑子程序图标节点的端口。 从弹出的快捷菜单执行【模式】菜单命令，打开 LABVIEW 为用户内 置 的几种 VI模式，如图 311 所示，用户可从中选择一种 VI 端口模式。 图 310 右键快捷菜单 图 311 数据端口模式 子 VI 的调用需要切换到程序框图设计窗口下，打开【函数】 / 【选择 VI„ . 】函数选板，弹出 [需打开的 VI]对话框，设置要调用的 VI 的路径和文件名，如图312 所示。 图 312 选择需要打开的子 VI 对话框 本文所调用子 VI较为频繁，如图 37中的 标注所示。 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 3． 3 LABVIEW 编程 LabVIEW程序 VI设计过程如下： (1)用户在前面板中执行对仪器的操作，根据现实中的仪器以及该仪器所要实现的功能 设计前面板。 利用工具模板 添加输入控制 器和输出指示器。 控制器可以使用户输入数据到程序，而指示器则用来显示程序产生的数值。 (2)程序框图的设计程序框图相当于源代码。 完成前面板设计 以后 ，就要根据各个框图之间的关系以及对数据的处理方法等设计框图程序。 对程序框图的设计主要是对节点、数据端口和连线的设计。 (3)当前面板和程序框图设计好以后，要对程序进行调试。 查找错误时，如果一个Ⅵ程序不能执行，运行按钮会出现一个折断的箭头。 点击断箭处会列出错误清单，通过错误提示，可以对程序进行修改。 LABVIEW程序设计流程如下图所示： 新 建 子 V I在 前 面 板 上 放 置 输 入 / 输 出 控件 ， 根 据 需 要 调 整 各 控 件 位 置在 程 序 框 图 区 ， 编 写 程 序注 释 、 调 试 所 编 写 的 程 序 保 存 程 序 图 313 LABVIEW 程序设计流程图 数据采集 如图 214所示，电机试验系统主要由被测电机、各种传感器、信号调理模块，数据采集卡和 装有 LabVIEW 软件的计算机组成 [9]。 图 314 电机试验系统硬件组成 图 数字信号 与我们日常生活密切相关。 数字信号具有高保真、便于 处理的优点，所以得到了广泛应用， 如电话公司使用数字信号传输语音 信息 ，对外部空间拍摄的照片也是采用数字方法处理，去除干扰，获得有用的信课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料 欢迎你的欣赏 息。 因此 在用计算机对模拟信号进行处理之前也常把它们先转换成数字信号。 数据采集结构 如下图： 图 315 数据采集结构图 在数据采集之前，程序将对 DAQ 板卡初始化， 设置参数如下：触发源、 触发模式、时钟源、触发边缘 、信号源类型、采样通道、采样开始通道、采样个数、采样频率、 通道增益；以上可以根据实际测试的硬件配置和需求进行设置。 板卡上和内存中的 Buffer 是数据采集存储的中间环节。 数据采集卡是将传感器采集到的模拟信号，通过数据采集卡变换成计算机可以处理的数字信号，即模／数 (A/D)转换，这是数据处理的前道工作。 数据采集卡主要有 3 个功能：一是由衰减器和增益可控放大器进行量程自动变换；二是由多路转换开关完成对多点多通道信号的分时采样；三是将信号的采样值由A／ D 转换器转换为幅值离散化的数字量，或由 V／ F 转换器转换为脉冲信号 以适应计算机工作。 本课题采用研华科。