專利名稱：基于虛擬儀器的電機性能自動測試系統及其工作方法
技術領域：
本發明屬于虛擬技術領域，特別是一種基于虛擬儀器的電機性能 自動測試系統及其工作方法。
(二)
背景技術：
電機是實現機電能量轉換或改變電能特性的最主要機械。近年 來，隨著國民經濟的飛速發展，各行各業對電機的需求量日益增加， 并且對電機產品在性能和質量上都提出了更高的指標。測試系統的選 擇是否合理直接關系到成型電機性能的好壞，如何采用合適的測試系 統準確測試各種電機的相關性能，通過分析測試過程的數據，然后判 定產品性能的優劣，從而改進相關的生產工藝，已經成為人們關注的 熱點。目前已研究的電機測試裝置主要有普通的指針式儀表、各種電 子測量儀表和智能檢測儀表等。,這些方法各有利弊，主要存在重復性 差、對實驗過程中的讀數和數據處理同步性差、測量儀器的功能全部 是以硬件或是固化的軟件的形式存在，缺乏靈活性等缺點。虛擬儀器 是通過軟件將計算機硬件資源與儀器硬件有機的融合為一體，它把計 算機強大的計算處理能力和儀器硬件的測量及控制能力結合起來成 為一個系統，通過軟件實現對數據的實時顯示、存儲及分析處理。因 此，將虛擬儀器技術應用于電機性能的測試系統是電機自動測試領域 中的一個重要方向。
(三)
發明內容
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本發明的目的在于提供一種電機性能自動測試系統及其工作方 法，它是將最新的虛擬儀器技術應用于電機性能測試系統中，這種將 測試儀器內嵌入計算機的測試裝置能夠在瞬間快速捕捉被測信號，在 極短的時間內能完成工作量極大的數據處理任務，而且可以控制測量 過程，記錄與顯示測量結果，最后確定電機性能的好壞。
本發明的技術方案 一種基于虛擬儀器的電機性能自動測試系 統，其特征在于它是由參數預置部分、數據采集部分及包含有裝有測
試軟件的微機數據管理模塊的數據顯示部分組成；所說的參數預置部
分的輸入端與被測電機同軸連接，輸出端連接微機數據管理模塊；數 據采集部分的輸入端與被測電機的輸出端相連，其輸出端同樣與微機 數據管理模塊相連，并與預置參數進行分析比較，最后將比較結果通 過數據顯示部分顯示出來。
上述所說的參數預置部分是由電源、測功機、傳感器、A/D轉換 器以及微機組成，傳感器采集測功機的電壓、電流及轉速信號，再經 高精度A/D轉換器進行模數轉換，然后通過微機實現這些參數信號的 實時采集和處理,最后將測定的結果記錄到微機數據管理模塊的數據 庫中。
上述所說的數據采集部分是由電壓、電流、速度傳感器、信號調 理模塊、數據采集卡以及微機組成；電流、電壓和速度傳感器采集被 測電機的待測參數信號，通過調理電路對其進行預濾波、隔離、放大 及濾波處理，并轉化為數據采集卡所能夠接受的數值范圍，然后通過 微機實現電流和溫電壓和轉速信號的實時采集和處理，最后同樣將測 定的電壓、電流和轉速數值記錄到微機數據管理模塊的數據庫中。
上述所說的數據顯示部分是由計算機顯示及示波器顯示裝置組 成；前端采集到的信號經過數據模塊的處理和分析比較后通過計算機 的顯示屏及示波器顯示并比對。
上述所說的基于虛擬儀器的電機性能自動測試系統的工作方法， 其特征在于它包括以下工作步驟
(1) 參數預置利用傳感器對測功機參數信號進行采集，將所 得的電壓、電流和轉速數值記錄在相應的數據庫中；
(2) 數據采集通過電壓、電流和速度傳感器對已經穩定的被 測電機的對應信號進行采集和縮放；
(3) 信號調理將采集的信號送入調理信號電路，進行隔離、 放大、線性化等處理，然后通過數據采集卡將數據送入數據管理模塊；
(4) 數據比較及處理將采集到的被測電機的信號經過分析處 理并與預置參數進行比較；
(5) 結果顯示將比較后的結果在計算上顯示，依此來判斷電 機性能各個指標是否滿足要求。
上述所說的步驟(4)中的數據比較及處理包括數據處理和數據比較兩個部分，具體為(1)數據處理部分對外部預置參數信號和采集 信號作相應處理，并建立數據庫進行儲存；(2)數據比較部分對實時 采集的電壓、電流和轉速信號與預置的達標參數值相比較。
本發明的工作原理為通過外部硬件設備及計算機軟件編程實現 對測功機電壓、電流和轉速信號的實時采集和處理，將所得的電壓、 電流和轉速數值記錄在相應的數據庫中，這樣就給出了預置參數，同 時可以在計算機上進行顯示；然后通過電壓、電流和速度傳感器對已 經穩定的被測電機的對應信號進行采集和縮放，使其控制在信號調理 模塊可以接受的范圍之內，經過調理后通過數據采集卡將數據送入數 據管理模塊，整個數據處理過程都是由虛擬儀器來完成的，經過分析 處理并與預置參數進行比較，最后將結果通過了友好的人機界面在計 算上顯示，依此來判斷電機性能各個指標是否滿足要求。
本發明的優越性在于1、能自動完成被測電機的起、停，自動 采集測試數據，自動進行數據處理及參數計算；2、整個測試過程可 由計算機的程序控制，故只要改變計算機的程序，就可以改變測試的 各項目的測試功能；3、數據采集速度快，保證被測試數據采樣的同 時性，消除了人工讀數引起的誤差；4、測試精度高，重復性好，可 節省大量的時間和人力，大大提高了測試效率，并且可靠性高。
附圖1為本發明所涉一種基于虛擬儀器的電機性能自動測試系 統的整體結構框圖。
附圖2為本發明所涉一種基于虛擬儀器的電機性能自動測試系 統的工作原理框圖。
附圖3為本發明所涉一種基于虛擬儀器的電機性能自動測試系 統中的參數預置部分結構框圖。
附圖4為本發明所涉一種基于虛擬儀器的電機性能自動測試系 統中的數據采集部分中電壓信號調理模塊電路結構圖。
附圖5為本發明所涉一種基于虛擬儀器的電機性能自動測試系 統中的數據采集部分中電流信號調理模塊電路結構圖。
附圖6為本發明所涉一種基于虛擬儀器的電機性能自動測試系 統的軟件實現流程圖。 . 具體實施例方式
實施例 一種基于虛擬儀器的電機性能自動測試系統(見圖l、 2)其特征在于它是由參數預置、數據采集和數據顯示三部分組成； 所說的參數預置部分的輸入端與被測電機同軸連接，輸出端連接危機 數據管理模塊；數據采集部分的輸入端與被測電機的輸出端相連，其 輸出端同樣與微機數據管理模塊相連，并與預置參數進行分析比較， 最后將比較結果通過數據顯示部分顯示出來。
上述所說的參數預置部分(見圖3)包括電源、測功機、傳感器、 A/D轉換器以及微機，參數預置部分通過傳感器采集測功機的電壓、 電流及轉速信號，再經高精度A/D轉換器進行模數轉換，然后通過計 算機虛擬編程軟件實現這些參數信號的實時采集和處理，最后將測定 的結果記錄到微機數據管理模塊的數據庫中；這里的測功機采用ABB 公司生產的QABP90L2A型鼠籠式異步電動機，其額定參數如下 額定功率:2.2KW，額定電流:4.8A，額定轉矩7N.m，額定頻率50Hz， 額定電壓380V，工作頻率0-50， 50-100Hz。
上述所說的數據采集部分(見圖4、 5)包括電壓、電流、速 度傳感器、信號調理模塊、數據采集卡以及計算機；利用電流、電壓 和速度傳感器采集被測電機的待測參數信號，將采集到的信號經過調 理電路對其進行預濾波、隔離、放大及濾波處理等，并轉化為數據采 集卡所能夠接受的數值范圍，然后通過計算機軟件編程實現電流和溫 電壓和轉速信號的實時采集和處理，最后同樣將測定的電壓、電流和 轉速數值記錄到微機數據管理模塊的數據庫中；在調理電路中，分壓 電路(見圖4)采用MQ級的精密電阻Rl和Rp串聯進行分壓，其中
小阻值電位器Rp用于實現微調增益的功能，分壓之后的信號經由運 放LM358搭建的二階低通RC預濾波電路濾掉高頻干擾噪聲，濾波后 的信號送至隔離放大器AD215進行信號的隔離，隔離放大后的信號再 經由運放LM358搭建的二階低通RC再濾波電路濾掉噪聲和紋波干擾， 最后送至數據采集卡進行采樣；分流電路(見圖5)利用運算放大器 LM358、 Rl、 Rf搭建一個電流/電壓轉換電路,運放輸出電壓Uout為 Iin *Rf，通過調整Rf的阻值的大小來調節該回路的增益，預濾波、 隔離放大器和再濾波電路和電壓信號調理電路相同，最后送至數據采
集卡進行采樣。
上述所說的數據顯示部分包括計算機顯示和示波器顯示裝置； 采集到信號經過數據模塊的處理和分析比較后通過計算機的顯示屏 顯示出來，被測電機的一些參數經過采集、調理通過示波器將其顯示 出來，其目的是為了和計算機所顯示的結果進行對比。
上述所說的數據顯示部分的裝有測試軟件(見圖6)的微機數據 管理模塊是由數據處理和數據比較兩個部分組成；數據處理部分主要 是對外部預置參數信號和采集信號作相應處理，并建立數據庫進行儲 存；數據比較部分主要是對實時采集的電壓、電流和轉速信號與預置 的參數值相比較，根據比較結果判斷電機的一些參數是否達標。
上述所說的基于虛擬儀器的電機性能自動測試系統(見圖1、 2)的工作方法，其特征在于它包括以下工作步驟
(1) 參數預置利用傳感器對測功機參數信號進行采集，將所 得的電壓、電流和轉速數值記錄在相應的數據庫中；
(2) 數據采集通過電壓、電流和速度傳感器對已經穩定的被 測電機的對應信號進行采集和縮放；
(3) 信號調理將采集的信號送入調理信號電路，進行隔離、 放大、線性化等處理，然后通過數據采集卡將數據送入數據管理模塊；
(4) 數據比較將采集到的被測電機的信號經過分析處理并與 預置參數進行比較；
(5) 結果顯示將比較后的結果在計算上顯示，依此來判斷電 機性能各個指標是否滿足要求。
權利要求
1、一種基于虛擬儀器的電機性能自動測試系統，其特征在于它是由參數預置部分、數據采集部分及包含有裝有測試軟件的微機數據管理模塊的數據顯示部分組成；所說的參數預置部分的輸入端與被測電機同軸連接，輸出端連接微機數據管理模塊；數據采集部分的輸入端與被測電機的輸出端相連，其輸出端同樣與微機數據管理模塊相連，并與預置參數進行分析比較，最后將比較結果通過數據顯示部分顯示出來。
2、 根據權利要求1所說的一種基于虛擬儀器的電機性能自動測 試系統，其特征在于所說的參數預置部分是由電源、測功機、傳感器、 A/D轉換器以及微機組成，傳感器采集測功機的電壓、電流及轉速信 號，再經高精度A/D轉換器進行模數轉換，然后通過微機實現這些參 數信號的實時采集和處理，最后將測定的結果記錄到微機數據管理模 塊的數據庫中。
3、 根據權利要求1所說的一種基于虛擬儀器的電機性能自動測 試系統，其特征在于所說的數據采集部分是由電壓、電流、速度傳感 器、信號調理模塊、數據采集卡以及微機組成；電流、電壓和速度傳 感器采集被測電機的待測參數信號，通過調理電路對其進行預濾波、隔離、放大及濾波處理，并轉化為數據采集卡所能夠接受的數值范圍， 然后通過微機實現電流和溫電壓和轉速信號的實時采集和處理，最后 同樣將測定的電壓、電流和轉速數值記錄到微機數據管理模塊的數據 庫中。
4、 根據權利要求1所說的一種基于虛擬儀器的電機性能自動測 試系統，其特征在于所說的數據顯示部分是由計算機顯示及示波器顯 示裝置組成；前端采集到的信號經過數據模塊的處理和分析比較后通 過計算機的顯示屏及示波器顯示并比對。
5、 一種由權利要求1所說的基于虛擬儀器的電機性能自動測試 系統的工作方法，其特征在于它包括以下工作步驟(1)參數預置利用傳感器對測功機參數信號進行采集，將所得的電壓、電流和轉速數值記錄在相應的數據庫中；(2) 數據采集通過電壓、電流和速度傳感器對己經穩定的被 測電機的對應信號進行采集和縮放；(3) 信號調理將采集的信號送入調理信號電路，進行隔離、 放大、線性化等處理，然后通過數據采集卡將數據送入數據管理模塊;(4) 數據比較及處理將采集到的被測電機的信號經過分析處 理并與預置參數進行比較；(5) 結果顯示將比較后的結果在計算上顯示，依此來判斷電 機性能各個指標是否滿足要求。
6、根據權利要求5所說的一種基于虛擬儀器的電機性能自動測 試系統的工作方法，其特征在于所說的步驟(4)中的數據比較及處 理包括數據處理和數據比較兩個部分，具體為(l)數據處理部分對 外部預置參數信號和采集信號作相應處理，并建立數據庫進行儲存； (2)數據比較部分對實時采集的電壓、電流和轉速信號與預置的達 標參數值相比較。
全文摘要
一種基于虛擬儀器的電機性能自動測試系統及其工作方法，其特征在于它是由參數預置部分、數據采集部分及包含有裝有測試軟件的微機數據管理模塊的數據顯示部分組成。本發明的工作方法(1)參數預置、(2)數據采集、(3)信號調理、(4)數據比較、(5)結果顯示。本發明的優越性在于能自動完成被測電機的起、停，自動采集測試數據，自動進行數據處理及參數計算；整個測試過程可由計算機的程序控制，故只要改變計算機的程序，就可以改變測試的各項目的測試功能；數據采集速度快，保證被測試數據采樣的同時性，消除了人工讀數引起的誤差；測試精度高，重復性好，可節省大量的時間和人力，大大提高了測試效率，并且可靠性高。
文檔編號G01R31/34GK101187693SQ200710150389
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月26日 優先權日2007年11月26日
發明者豐美麗, 吳平安, 周雪松, 安小東, 康文廣, 張躍均, 邵寶福, 馬幼捷 申請人:天津理工大學