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基于虚拟仪器的轨道交通测试自动化
2012-01-11 13:37:50  作者:  来源:  
  •   介绍了使用LabVIEW开发虚拟仪器软件的方法,即用以计算机为核心的测试测量与控制系统取代传统的记录分析仪器,在有限的条件下做到实验设备的重复利用,达到实现轨道交通测试的自动化.

  1 引 言

  轨道交通,包括地铁、轻轨、磁悬浮以及城际铁路等,是关系到国计民生的大事,为确保运行安全,通常以现场测试数据作为建设与维护的依据之一.业内公认作法是将具有代表性的被测参数通过传感器转换为电信号,经仪器调理送入记录装置后对其进行分析.随着科学技术的发展和计算机的普及,近年来逐渐被以计算机为核心的虚拟仪器取代传统的记录仪器.

  虚拟仪器,是将计算机软件技术与和高性能模块化硬件结合在一起,建立起功能强大又灵活易变的基于计算机的测试测量与控制系统.其本质就是一种基于计算机的自动化测试仪器系统.虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体,把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起,大大缩小了仪器硬件的成本和体积,并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理.与传统记录仪器相比,虚拟仪器开发灵活,可与计算机技术保持同步发展;它的关键是软件,虚拟仪器系统性能升级方便;由于仪器间资源可重复利用,价格低廉;用户可定义仪器功能;可以与网络及周边设备方便连接;开发与维护费用低;技术更新周期短.

  为使虚拟仪器在轨道交通测试自动化发挥其应有的作用,我们进行了几年的实践和探索,取得了一定的经验,本文介绍的是NationalInstruments公司的LabVIEW6.1在实现轨道交通测试自动化的原理和方法.我们还将继续努力,使虚拟仪器在轨道交通测试自动化和其他领域的自动化测试中发挥更大作用.

  典型的自动化测试中,信号的传递可以用如下流程框图(图1)表示.

  

  2 自动化测试的原理

  目前,为测试各类工程参数而研制的传感器已有相关的生产厂家生产,如:应变桥、测振传感器、压电式和电磁式加速度传感器等各类传感器均能满足测试精度的要求,各种新型传感器正处于进一步研究发展之中;而与传感器相匹配的各类放大器如:动态电阻应变仪、电荷放大器、测振放大器等也已有专业厂家生产并已投放市场;传统的记录分析仪器主要是指光线示波器、模拟磁带机等,这些仪器精度低、体积大、价格昂贵、功能单一,不能根据具体要求灵活定制功能,维护与扩展也相当不便,记录下的数据存档不便并仍需人工读取,影响了后续工作的分析精度和效率,成为影响测试工作的瓶颈因素之一.随着计算机技术的日益发展,计算机正逐步被广泛应用到测试领域中.采用以计算机为核心的仪器代替传统的记录分析仪器正成为一种发展的必然趋势.

  开发虚拟仪器软件是实现测试自动化的关键,通常可以采用通用软件开发平台,如Microsoft的VB、VC++,Borland的Delphi、C++Builder等,也可以采用专业开发平台,如MathWorks的MATLAB,Agilent的VEE,NationalInstruments的CVI和LabVIEW等.采用LabVIEW等专业开发平台可以大大提高开发效率.

  3 虚拟仪器软件的实现

  为了方便开发和维护,我们在轨道动力学测试软件开发平台选用的是NationalInstruments公司的LabVIEW6.1,对于使用更高版本LabVIEW的部门只需对已开发的VI进行重新编译.

  3.1 采集程序的设计方法

  LabVIEW采用框图式开发方式,用数据流控制程序的运行,见图2所示.

  

  在编制数据采集程序时应力求简单,杜绝由于算法复杂而造成的资源浪费与故障隐患.程序在将数据存盘的同时送屏幕监测.利用数组操作的方法将每个通道的数据分别送至指定的窗口,确保发生故障时可以迅速判断出故障位置.

采集程序首先用“AICONFIG”函数设置参数,然后由“AISTART”函数触发采集过程开始.进入循环体后,一方面硬件把采集到的数据不断交替写入Buffer

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