1.解決方案 采用VXI總線，使用流盤采集技術實現(xiàn)多通道電機測試系統(tǒng)的同步連續(xù)并行采集。 2.論文的背景及意義 電機是電能生產(chǎn)及應用的基本裝備，同時也是自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的核心部件之一，應用領域極為廣泛。電機在出廠以前，要經(jīng)過檢測，檢測合格后才能投入使用，對電機的檢測，主要是要測量電機在一定轉(zhuǎn)速運行下的各組電壓，電流，功率，頻率，建立電壓時間等數(shù)據(jù)?？词欠駶M足各項指標的要求。 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備產(chǎn)生嚴重的危害，因此必須通過對諧波的監(jiān)測和測試來對諧波進行治理。 傳統(tǒng)的電機測量是通過人工進行的，由于測試點多，數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)記錄時間長，數(shù)據(jù)處理和分析是很復雜的。利用虛擬儀器技術設計的電機VXI測試系統(tǒng)，實現(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）是完美結合計算機技術和儀器技術的最新測試產(chǎn)品。它通過軟件把計算機資源（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)有計算機資源，配以獨特設計的軟硬件，實現(xiàn)普通儀器的全部功能以及一些在普通儀器上無法實現(xiàn)的功能。 3.電機檢測系統(tǒng)的硬件構成 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)和主控計算機四部分。其中傳感器系統(tǒng)，VXI測試系統(tǒng)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?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，具體頻率要參考標準器件的參數(shù)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(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接口板設計 Agilent E8462A多路復用器的接口板主要實現(xiàn)當系統(tǒng)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?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。當系統(tǒng)選用不同的采集卡進行數(shù)據(jù)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(tǒng)軟件構成 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(nèi)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(tǒng)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(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.軟件設計 5. 系統(tǒng)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(fā)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(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(xiàn)系統(tǒng)200KS/s采樣率流盤兩個小時以上，數(shù)據(jù)文件總量達到132G字節(jié)數(shù)?；竞w了電機從啟動到穩(wěn)定的各個狀態(tài)的信號變化特性。 其次，實現(xiàn)系統(tǒng)在線監(jiān)視功能，既實時監(jiān)視采集的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)電機出現(xiàn)不正常時能夠及時終止，也監(jiān)視電機的各個部分的狀態(tài)信號，當電機某些部位出現(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(chǎn)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(tǒng)軟件的研制，參照國內(nèi)外自動化測試領域的發(fā)展，作者認為還有以下三個方面的工作有待繼續(xù)進行： 1).在Agilent E1564A流盤的時候不能進行在線監(jiān)視和計算。 2).在不同類型板卡的同步觸發(fā)方面沒有實現(xiàn)內(nèi)部觸發(fā)（即軟觸發(fā)），只實現(xiàn)了外部同步觸發(fā)。 3).LabWindows/CVI6.0帶有許多信號處理工具箱，還可以進一步對信號進行小波分析，聯(lián)合時頻分析和其他分析。