1.解決方案 采用VXI總線，使用流盤采集技術(shù)實(shí)現(xiàn)多通道電機(jī)測試系統(tǒng)的同步連續(xù)并行采集。 2.論文的背景及意義 電機(jī)是電能生產(chǎn)及應(yīng)用的基本裝備，同時也是自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的核心部件之一，應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛。電機(jī)在出廠以前，要經(jīng)過檢測，檢測合格后才能投入使用，對電機(jī)的檢測，主要是要測量電機(jī)在一定轉(zhuǎn)速運(yùn)行下的各組電壓，電流，功率，頻率，建立電壓時間等數(shù)據(jù)。看是否滿足各項(xiàng)指標(biāo)的要求。 在電力系統(tǒng)中，由于各種非線性電力電子元件的廣泛應(yīng)用，逆變器輸出會產(chǎn)生頻率為基波頻率整數(shù)倍的諧波。這種諧波會對電力系統(tǒng)環(huán)境造成污染，影響到整個電力系統(tǒng)的電氣環(huán)境，諧波污染會對電力設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，因此必須通過對諧波的監(jiān)測和測試來對諧波進(jìn)行治理。 傳統(tǒng)的電機(jī)測量是通過人工進(jìn)行的，由于測試點(diǎn)多，數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)記錄時間長，數(shù)據(jù)處理和分析是很復(fù)雜的。利用虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)的電機(jī)VXI測試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)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(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀器技術(shù)的最新測試產(chǎn)品。它通過軟件把計(jì)算機(jī)資源（如微處理器、內(nèi)存、顯示器等）和儀器硬件（如A/D、D/A、數(shù)字I/O、定時器、信號調(diào)理等）結(jié)合在一起，完成測量、控制、數(shù)據(jù)分析和處理、圖形化顯示等功能. 虛擬儀器充分利用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)資源，配以獨(dú)特設(shè)計(jì)的軟硬件，實(shí)現(xiàn)普通儀器的全部功能以及一些在普通儀器上無法實(shí)現(xiàn)的功能。 3.電機(jī)檢測系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 測試系統(tǒng)的硬件如圖2.1所示包括傳感器系統(tǒng)，接口電路箱系統(tǒng)，VXI測試系統(tǒng)和主控計(jì)算機(jī)四部分。其中傳感器系統(tǒng)，VXI測試系統(tǒng)和主控計(jì)算機(jī)基本是由外購件組成的，硬件設(shè)計(jì)的主要部分是接口電路箱和電磁兼容設(shè)計(jì)。 3.1.濾波板設(shè)計(jì) 3.1.1.濾波截止頻率確定 測試對象——電機(jī)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?zhèn)鬏數(shù)闹C波頻率為基波頻率的15~20倍，也就是在1.5K~2K范圍內(nèi)。 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(biāo)準(zhǔn)器件的參數(shù)來確定。 3.1.2.濾波電路 設(shè)計(jì)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(jīng)過二階濾波后，從OUT1輸出到后續(xù)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(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)過濾波處理。 Agilent E8462A接口板設(shè)計(jì) Agilent E8462A多路復(fù)用器的接口板主要實(shí)現(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)選擇不同的采集板卡時能夠進(jìn)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?yōu)閮山M與輸入相同的信號輸出。一組接到Agilent E1433B數(shù)字化儀，另外一組接到Agilent E1564A數(shù)字化儀。當(dāng)系統(tǒng)選用不同的采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，只要打開相應(yīng)的采集通道就行了。該接口板與Agilent E8462A多路復(fù)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(guān)。 4. 系統(tǒng)軟件構(gòu)成 4.1. 系統(tǒng)軟件功能及組成 4.1.1. 軟件功能概述 以往電機(jī)軟件的設(shè)計(jì)雖然也使用了虛擬儀器技術(shù)，但由于采集板卡內(nèi)存的限制，只能對電機(jī)某個階段的信號進(jìn)行采集和分析，不能從整體上把握電機(jī)的電磁特性和機(jī)械特性。在這套系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過程中，采用了流盤技術(shù)突破了上述限制，可以測試和分析電機(jī)從某個階段到整個運(yùn)行期間的工作特性和參數(shù)變化特性。同時在線監(jiān)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(tǒng)自檢功能；在線監(jiān)測功能；流盤功能；數(shù)據(jù)回放功能；波形縮放，偏移調(diào)整功能； 數(shù)據(jù)計(jì)算功能；信號分析功能；數(shù)據(jù)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(tǒng)劃分為如下的幾個主功能模塊和子功能模塊： 系統(tǒng)管理模塊；系統(tǒng)自檢模塊；數(shù)據(jù)采集模塊；數(shù)據(jù)分析處理模塊； 報告生成模塊；在線幫助模塊，數(shù)據(jù)庫訪問模塊。 4.1.3.軟件設(shè)計(jì) 5. 系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)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(tuán)公司第七研究院第712所研究開發(fā)的項(xiàng)目，重點(diǎn)是軟件設(shè)計(jì)部分，從2002年4月開始準(zhǔn)備,到今年2月通過驗(yàn)收，中間經(jīng)過十個月的研制開發(fā)，其中長時間多通道高采樣率連續(xù)采集的設(shè)計(jì)算法為電機(jī)測試領(lǐng)域的填補(bǔ)了一項(xiàng)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(shù)，自動化測試和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的大量文獻(xiàn)資料和技術(shù)材料，認(rèn)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)200KS/s采樣率流盤兩個小時以上，數(shù)據(jù)文件總量達(dá)到132G字節(jié)數(shù)。基本涵蓋了電機(jī)從啟動到穩(wěn)定的各個狀態(tài)的信號變化特性。 其次，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在線監(jiān)視功能，既實(shí)時監(jiān)視采集的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)出現(xiàn)不正常時能夠及時終止，也監(jiān)視電機(jī)的各個部分的狀態(tài)信號，當(dāng)電機(jī)某些部位出現(xiàn)異常時能及時發(fā)現(xiàn)。 最后，對采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理，包括幅值，平均值，有效值，功率和效率的計(jì)算以及頻譜分析，諧波失真的計(jì)算等。處理后產(chǎn)生的結(jié)果自動生成報告和圖表輸出。 通過電機(jī)VXI綜合測試系統(tǒng)軟件的研制，參照國內(nèi)外自動化測試領(lǐng)域的發(fā)展，作者認(rèn)為還有以下三個方面的工作有待繼續(xù)進(jìn)行： 1).在Agilent E1564A流盤的時候不能進(jìn)行在線監(jiān)視和計(jì)算。 2).在不同類型板卡的同步觸發(fā)方面沒有實(shí)現(xiàn)內(nèi)部觸發(fā)（即軟觸發(fā)），只實(shí)現(xiàn)了外部同步觸發(fā)。 3).LabWindows/CVI6.0帶有許多信號處理工具箱，還可以進(jìn)一步對信號進(jìn)行小波分析，聯(lián)合時頻分析和其他分析。