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(cè)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(shí)也是自動(dòng)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(cè)，檢測(cè)合格后才能投入使用，對(duì)電機(jī)的檢測(cè)，主要是要測(cè)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(shí)間等數(shù)據(jù)?？词欠駶M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(huì)產(chǎn)生頻率為基波頻率整數(shù)倍的諧波。這種諧波會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)環(huán)境造成污染，影響到整個(gè)電力系統(tǒng)的電氣環(huán)境，諧波污染會(huì)對(duì)電力設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，因此必須通過對(duì)諧波的監(jiān)測(cè)和測(cè)試來對(duì)諧波進(jìn)行治理。 傳統(tǒng)的電機(jī)測(cè)量是通過人工進(jìn)行的，由于測(cè)試點(diǎn)多，數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)記錄時(shí)間長(zhǎng)，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(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試的自動(dòng)化，大大減輕了人力和物力。 虛擬儀器（Virtual Instruments,簡(jiǎn)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(cè)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(shí)器、信號(hào)調(diào)理等）結(jié)合在一起，完成測(cè)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(cè)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 測(cè)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(cè)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(cè)試系統(tǒng)和主控計(jì)算機(jī)基本是由外購(gòu)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(cè)試對(duì)象——電機(jī)的信號(hào)為低頻信號(hào)，其中直流信號(hào)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(duì)于直流和42Hz的正弦信號(hào)，濾波的截止頻率均為工頻頻率50Hz；直流脈動(dòng)信號(hào)和梯形波信號(hào)濾波的截止頻率分別是其有效信號(hào)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(hào)，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(hào)的衰減速度。其中傳感器輸出為電流信號(hào)的6路信號(hào)，采用電阻采樣電路，將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，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(shí)能夠進(jìn)行信號(hào)的切換。該接口板從外部接入8路信號(hào)，然后將這8路信號(hào)變?yōu)閮山M與輸入相同的信號(hào)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(shí)，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(duì)電機(jī)某個(gè)階段的信號(hào)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(cè)試和分析電機(jī)從某個(gè)階段到整個(gè)運(yùn)行期間的工作特性和參數(shù)變化特性。同時(shí)在線監(jiān)視功能能夠直接觀測(cè)到采集信號(hào)曲線，從而確定采集得到的信號(hào)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(cè)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(hào)分析功能；數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能；WORD報(bào)告生成功能；曲線打印功能；容錯(cuò)性功能，在線幫助功能。 4.1.2. 軟件組成 整個(gè)軟件系統(tǒng)劃分為如下的幾個(gè)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(bào)告生成模塊；在線幫助模塊，數(shù)據(jù)庫(kù)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(gè)月的研制開發(fā)，其中長(zhǎng)時(shí)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(cè)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(cè)試技術(shù)，自動(dòng)化測(cè)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(cè)，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(gè)小時(shí)以上，數(shù)據(jù)文件總量達(dá)到132G字節(jié)數(shù)?；竞w了電機(jī)從啟動(dòng)到穩(wěn)定的各個(gè)狀態(tài)的信號(hào)變化特性。 其次，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在線監(jiān)視功能，既實(shí)時(shí)監(jiān)視采集的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)出現(xiàn)不正常時(shí)能夠及時(shí)終止，也監(jiān)視電機(jī)的各個(gè)部分的狀態(tài)信號(hào)，當(dāng)電機(jī)某些部位出現(xiàn)異常時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。 最后，對(duì)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(dòng)生成報(bào)告和圖表輸出。 通過電機(jī)VXI綜合測(cè)試系統(tǒng)軟件的研制，參照國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化測(cè)試領(lǐng)域的發(fā)展，作者認(rèn)為還有以下三個(gè)方面的工作有待繼續(xù)進(jìn)行： 1).在Agilent E1564A流盤的時(shí)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(hào)處理工具箱，還可以進(jìn)一步對(duì)信號(hào)進(jìn)行小波分析，聯(lián)合時(shí)頻分析和其他分析。