1.解決方案 采用VXI總線，使用流盤采集技術實現多通道電機測試系統的同步連續并行采集。 2.論文的背景及意義 電機是電能生產及應用的基本裝備，同時也是自動調節控制系統的核心部件之一，應用領域極為廣泛。電機在出廠以前，要經過檢測，檢測合格后才能投入使用，對電機的檢測，主要是要測量電機在一定轉速運行下的各組電壓，電流，功率，頻率，建立電壓時間等數據。看是否滿足各項指標的要求。 在電力系統中，由于各種非線性電力電子元件的廣泛應用，逆變器輸出會產生頻率為基波頻率整數倍的諧波。這種諧波會對電力系統環境造成污染，影響到整個電力系統的電氣環境，諧波污染會對電力設備產生嚴重的危害，因此必須通過對諧波的監測和測試來對諧波進行治理。 傳統的電機測量是通過人工進行的，由于測試點多，數據量大，數據記錄時間長，數據處理和分析是很復雜的。利用虛擬儀器技術設計的電機VXI測試系統，實現了測試的自動化，大大減輕了人力和物力。 虛擬儀器（Virtual Instruments,簡稱VI）是完美結合計算機技術和儀器技術的最新測試產品。它通過軟件把計算機資源（如微處理器、內存、顯示器等）和儀器硬件（如A/D、D/A、數字I/O、定時器、信號調理等）結合在一起，完成測量、控制、數據分析和處理、圖形化顯示等功能. 虛擬儀器充分利用現有計算機資源，配以獨特設計的軟硬件，實現普通儀器的全部功能以及一些在普通儀器上無法實現的功能。 3.電機檢測系統的硬件構成 測試系統的硬件如圖2.1所示包括傳感器系統，接口電路箱系統，VXI測試系統和主控計算機四部分。其中傳感器系統，VXI測試系統和主控計算機基本是由外購件組成的，硬件設計的主要部分是接口電路箱和電磁兼容設計。 3.1.濾波板設計 3.1.1.濾波截止頻率確定 測試對象——電機的信號為低頻信號，其中直流信號基波頻率為50HZ，交流頻率為100HZ以下，但諧波頻率比較高，要求能夠不失真傳輸的諧波頻率為基波頻率的15~20倍，也就是在1.5K~2K范圍內。 對于直流和42Hz的正弦信號，濾波的截止頻率均為工頻頻率50Hz；直流脈動信號和梯形波信號濾波的截止頻率分別是其有效信號的頻率的15倍頻左右，具體頻率要參考標準器件的參數來確定。 3.1.2.濾波電路 設計有源低通二階濾波電路，具體電路形式如下圖所示： IN1是來自傳感器的輸入信號，經過二階濾波后，從OUT1輸出到后續電路，二階濾波可以提高在截止頻率出信號的衰減速度。其中傳感器輸出為電流信號的6路信號，采用電阻采樣電路，將其轉換為電壓信號，再經過濾波處理。 Agilent E8462A接口板設計 Agilent E8462A多路復用器的接口板主要實現當系統選擇不同的采集板卡時能夠進行信號的切換。該接口板從外部接入8路信號，然后將這8路信號變為兩組與輸入相同的信號輸出。一組接到Agilent E1433B數字化儀，另外一組接到Agilent E1564A數字化儀。當系統選用不同的采集卡進行數據采集時，只要打開相應的采集通道就行了。該接口板與Agilent E8462A多路復用器模塊采用34-pins扁平電纜連接，通過Agilent E8462A來程控通道的開關。 4. 系統軟件構成 4.1. 系統軟件功能及組成 4.1.1. 軟件功能概述 以往電機軟件的設計雖然也使用了虛擬儀器技術，但由于采集板卡內存的限制，只能對電機某個階段的信號進行采集和分析，不能從整體上把握電機的電磁特性和機械特性。在這套系統軟件設計過程中，采用了流盤技術突破了上述限制，可以測試和分析電機從某個階段到整個運行期間的工作特性和參數變化特性。同時在線監視功能能夠直接觀測到采集信號曲線，從而確定采集得到的信號是否符合自己的要求。軟件具有如下功能： 系統自檢功能；在線監測功能；流盤功能；數據回放功能；波形縮放，偏移調整功能； 數據計算功能；信號分析功能；數據庫管理功能；WORD報告生成功能；曲線打印功能；容錯性功能，在線幫助功能。 4.1.2. 軟件組成 整個軟件系統劃分為如下的幾個主功能模塊和子功能模塊： 系統管理模塊；系統自檢模塊；數據采集模塊；數據分析處理模塊； 報告生成模塊；在線幫助模塊，數據庫訪問模塊。 4.1.3.軟件設計 5. 系統實際應用效果及不足 本論文是陜西海泰電子有限公司為中船重工集團公司第七研究院第712所研究開發的項目，重點是軟件設計部分，從2002年4月開始準備,到今年2月通過驗收，中間經過十個月的研制開發，其中長時間多通道高采樣率連續采集的設計算法為電機測試領域的填補了一項空白。 論文工作過程中，通過翻閱大量的虛擬儀器，VXI測試技術，自動化測試和計算機領域的大量文獻資料和技術材料，認真研究安捷倫公司的VXI板卡的用戶手冊，完成了以下工作： 首先，實現系統200KS/s采樣率流盤兩個小時以上，數據文件總量達到132G字節數。基本涵蓋了電機從啟動到穩定的各個狀態的信號變化特性。 其次，實現系統在線監視功能，既實時監視采集的數據，發現電機出現不正常時能夠及時終止，也監視電機的各個部分的狀態信號，當電機某些部位出現異常時能及時發現。 最后，對采集來的數據進行各種處理，包括幅值，平均值，有效值，功率和效率的計算以及頻譜分析，諧波失真的計算等。處理后產生的結果自動生成報告和圖表輸出。 通過電機VXI綜合測試系統軟件的研制，參照國內外自動化測試領域的發展，作者認為還有以下三個方面的工作有待繼續進行： 1).在Agilent E1564A流盤的時候不能進行在線監視和計算。 2).在不同類型板卡的同步觸發方面沒有實現內部觸發（即軟觸發），只實現了外部同步觸發。 3).LabWindows/CVI6.0帶有許多信號處理工具箱，還可以進一步對信號進行小波分析，聯合時頻分析和其他分析。