基于labview的风机性能测试与系统设计毕业论文

基于labview的风机性能测试与系统设计毕业论文内容摘要：

试风机性能试验中信号的采集和转换是不可缺少的，因此我们需要传感器来把测得的物理信号转换为我们需要的电信号，然后通过信号调理电路来处理发给数据采集卡，数据采集卡再把 接收到的电信号，送到上位机中进行分析和处理。 然后虚拟仪器会把测试的数据以及经过计算后的数据再拟合绘制出风机性能曲线。 整个过程中需要的硬件设备有风机、各种传感器、数据采集卡、PC 机等。 当然，整个硬件系统就相当于人的躯体，软件则是整个系统的灵魂。 下面我们简单介绍了一下软件的流程 程序的流程图如下： 开始 参数设置 选择测试项目 静风压 差压 转速 扭矩 温度 调用子程序来完成实验 储存实验数据 虚拟仪器测试风机性能就是通过各种传感器、信号调理电路、数据采集卡把数据发送到计算机上，然后经过虚拟仪器处理数据，画出风机性能曲线，再通过下位机对风机进行控制调理。 传统仪器测试与虚拟仪器测试的比较 仪器还能有虚拟的吗。 我们所见过的仪器都是实物的，那么虚拟仪器只是个模型吗，它可以和实物一样去应用么。 什么才叫做虚拟 仪器。 虚拟仪器 就 是 利用 PXI、 VXI等 一些 标准总线采用驱动器使计算机 具 有控制 实际 物理仪器设备的能力。 虚拟仪器 技术测试系统 代表着从传统 的 硬件为主 体的测试系统 转变为以 软件为 核 心的测试系统 ，这是一场改革，一场翻天覆地的变化。 大家对驱动器应该不是特别陌生，驱动器相当于计算机和实际仪器之间的一个桥梁，驱动器这个概念的诞生也是源于计算机投入测试领域的使用。 和传统仪器相比，虚拟仪器具有以下优点： 一、性能高 虚拟仪器技术的发展是以计算机技术作为基础平台，所以虚拟仪器技术完全继承 了现在计算机技术的好多优点，例如以计算机主导最新商业技术优的点、强大的处理器功能。 日后计算机网络的发展更会让虚拟仪器技术体现出其本身巨大的优势，在测控领域将会更有竞争力。 二、扩展性强 由于 NI 公司软件的灵活高效，用户只需要少量工作就可以改进整个系统，其扩展性很强。 更换系统不需要全规模的去投资软件和硬件，只需要更新计算机或继续测试。 生成打印报表 所存数据 结束 者测试硬件就可以对整个系统进行改进，方便、投资少、易于改动，还可以加速心产品上市。 三、开发时间少 在应用与驱动上，美国 NI公司高效灵活的软件构架可以 PC机和仪器仪表等最新技术联系在一起使用。 他们设计这个软件的目的就是能够让用户很容易的使用，方便操作容易理解。 它还可以做到使用户能够轻松的创建、维护和发布成本低且性能高的测量和控制解决方法。 四、无缝集成 美国 NI公司为所有 I/O 设备提供了标准接口，这样就可以直接访问，无需转换数据格式，这样就大大减少了工程师们集成多个测量设备而连接和集成所用的时间。 随着现在科技的发展虚拟仪器技术已经逐渐投入到各种测量和控制中使用，也逐渐成为测量和控制领域的主导，它将取代传统的测试方法，随着未来计算机技术和软件技术的发展虚拟仪器 技术将会为测量和控制提供一个更好的测试方案。 从本质上讲，虚拟仪器技术的概念，是一个集成的硬件和软件。 随着产品在功能上不断地变得越来越复杂，工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求，而这些连接和集成不同的设备总是要耗费大量的时间。 对于所有的I / O 设备的 NI虚拟仪器软件平台，提供了一个标准的接口，帮助用户轻松多个测量设备集成到一个单一的系统，降低了任务的复杂性。 虚拟仪器技术已成为测试，工业 I / O 控制和产品设计的主流技术，具有功能和虚拟仪器技术性能得到了不断的提高，很多应用已经成为主要替代 传统仪器。 随着进一步的更新 PC，半导体和软件功能，为虚拟仪器测试系统，旨在提供一个很好的模式，并允许工程师获得力量和灵活性，以测量和控制技术的未来发展。 下面用表格对两种方法做出了比较： 项目 虚拟仪器 传统仪器 仪器定义 用户 厂家 功能设置 方便与别的设备连接 功能特定且与别的设备连接受限 中心环节 软件 硬件 开放性 开放、灵活 功能固定、系统封闭、不能改动 性价比 较高 较低 技术更新 快 慢 开发维护 费用低 费用高 本章小结 本章首先展示了一下对传统测试 方案流程图，以及传统测试方法的一个简单介绍，工作量较大，而且准确度低。 然后简单介绍了一下虚拟仪器和采用虚拟仪器测试的方案，操作简单容易被用户接受，而且人为误差小，相对来说精确度较高，最后把两者之间的优缺点进行了全方面的比较，总结出了虚拟仪器测试方案的优点。 第四章 硬件设计 风机性能测试的硬件组成 在风机测试实验过程中软件起着很大的作用，但是却也离不开硬件的构成，因为对最基本的信号进行转换、放大等都是通过硬件设备来完成的。 可以说硬件的组成是整个风机测试系统的基础，硬件设备的组成对数据的输入输出起着 至关重要的作用，所以，我们首先要对硬件设备有一个基本的构架，本系统的硬件设备主要有风机、各种传感器、信号调理电路、 DAQ 卡、计算机、流量调节装置和步进电机等。 该系统主要完成两个任务，风机的各项性能参数的采集和调节工况，下图为我们展示了其硬件组成。 风机试验台 压力传感器 压差变送器 在本系统中，一些基本的结构、环境等参数是可以有用户来自己设定的。 传感器检测到各项实验数据后经过调理电路来放大处理由数据采集卡来传入到电脑中。 然后系统软件会对其进行处理和计算，将结果保存下来作为风机的性能参数。 用户可以改变风机运转工况，流量的调节可以由工况调节装置实现。 当工况设定后重复以上流程，最后得到全部的工况实验数据就可以了。 然后根据实验数据来绘制风机性能曲线。 风机工况调节装置的设计 在通风系统中风机的性能仅用 参数表格表达是不够的，为了全面评定通风机就必须了解在各种工况条件下风机的风量与全压、功率、转速、效率的关系，这些形成了风机的特性曲线。 在风机测试系统中，风机的一些性能参数单用表格展示一些参数是远远不够的，要想全面的了解风机就一定要对风机在各种工况下的转速、全压、功率以及效率的关系进行详细的研究，它们是风机特性曲线的重要组成。 风机总是与一定的管路系统连接的。 从风机的特征曲线上我们可以得出一些结论，如，风机是可以工作在各种不同风量下的而不是固定不变的。 但是实际运行中风机并不是在风机特性曲线上所有点上工作的， 而只是在其中某一点上工作的，这个点是由管网特性和风机特性共同确立的。 该点即是风机实际运行的工作点，该点的位置是在管网性能曲线和风机特性曲线的交点。 温度传感器 信号调理 计算机 数据采集卡 转速传感器 扭矩传感器 风机 步进电机 电路板 流量调节 减速器 根据生产设计的需求，风机实际运行工作点需要经常变化，这种改变风机实际运行工作点的措施被称为工况调节 风机工况调节通常有两种方法：一是通过改变管路系统的压力损失来改变工作点；二是通过改变风机的 一些 性能 和 特性来改变 其实际 工作点。 （ 1） 改变管路系统压力损失的调节方法 一般通过增加 和减少 管网系统的阻力 ， 如改变管道系统的开阀， 也就是 改变 网管的特性曲 线的 去 实现的 （ 2） 改变风机特性曲线的调节方法 风机性能的改变有多种方式，如 改变风 机运 转速 率 ，改变风机叶轮 的 直径，改变风机入口导向叶片角度，改变风机的叶片，风机串联和并联等等， 最后采用什么样的调整方法的问题应该 做经济和技术的比较后做决定。 风机 入 口导 向 叶片角度的调节方法 一些大的风 机 入口被提供用于调整所使用的导向叶片。 当改变叶片，风扇性能变化的角度，因叶轮叶片的预旋转叶片的作用进入气流方向改变所致。 导向叶片是风扇的一 个组成部分，也可以看作是调节装置的管道系统，它不仅改变了风机性能曲线的旋转，而且还改变了管道系统的电阻特性，从而调整更为敏感。 风机叶片 角度大小和宽窄 的调节方法 风机叶片角度 的大小和宽窄被 改变时，风机的性能 特征 将 会 发生 相应的 变化， 以 实现工况调节。 风机性能实验是风机转速不变通过改变风机的工况下进行的。 然后通过在各个工况点下测得的参数来画出风机的性能曲线。 传统方法是在风口安装了一个锥形阀来改变流量，不易操作而且结构笨重。 在本文我们将采用的是一个旋转挡板装置，也就是把一个圆形挡板安装在了风机 进口处，这个挡板是通过步进电机来控制的，可由计算机直接操作，方法简便。 结构设计 下面简单介绍下旋转挡板的结构和旋转挡板的工作流程。