[发明专利]基于LabVIEW的多物理量测控系统

说明书

设计一种针对一维工作台多物理量的测控系统。该系统采用LabVIEW平台开发的系统登录软件和测控软件，通过传感器模块的硬件设计，并配合高采样率、高分辨的数据采集卡USB‑6229采集一维工作台上的传感器信号，通过DAQmx数据采集以及控制处理程序完成电机温度、载物台的载荷、电机振动的频谱分析、电机转速、载物台位移的数据采集和处理。经过调试，该系统运行稳定，为数控机床设备的研究和开发提供了一个发展方向。

技术领域

本发明属于仪器仪表测控技术领域,具体涉及一种基于LabVIEW平台开发的上位机通过NI数据采集卡对一维工作台多个物理量进行数据采集、处理、控制和存储的方法。

背景技术

数控机床是现代工业发展的重要设备，对我国工业化发展的起着不可或缺的地位。针对数控机床等仪器设备的精准定位问题与数控机床电动机振动的故障诊断问题，设计了基于LabVIEW的多物理量测控系统应用于一维工作台，对数控机床实际工作情况进行了模拟。为了更好的分析和模拟数控机床等仪器设备工作状态，对一维工作台的进行了载物台运动位移量测量、电机转速测量、电机温度测量、载物台负载测量，方便后续建立模型进行误差补偿。对三相异步电机进行振动测量、振动功率谱分析、振动倒谱分析，实现对数控机床电机工作时故障诊断的功能模拟。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于LabVIEW的多物理量测控系统，既达到一维工作台多物理实时测控的要求，又实现数控机床功能实时测控的实验模拟功能。

本发明的技术方案是：一种基于LabVIEW的多物理量测控方法，其特征是包括登录系统设计、传感器数据采集和处理、特征量信息显示与保存。

基于LabVIEW开发的登录系统设计采用Excel表格储存用户信息，通过将Excel表格打开和用户输入信息的比对功能，实现了上位机软件的加密功能。

基于LabVIEW开发的主程序可实现各个传感器测量的动态调用。当主程序运行时，当某个布尔按键被按下，则布尔值改变，程序便会跳转到相对于的测控程序当中。在每个测控程序中都有退出测量的操作，当退出测量程序时，各个测控程序都会保存当前的实验数据，然后关闭当前的测控VI，此时，主程序的动态调用事件结束而主程序尚未停止，此时程序又回到主程序界面，主程序又能引用下一个测控程序。当测量完成后，点击前面板的“退出测量”按钮即可退出上位机测控界面。

采用温度变送器将PT100温度传感器的输出信号转变为电压信号。温度变送器的输出电压与PT100温度传感器所测电压呈10倍的关系，即采集到的电压乘以10就是PT100所测的温度。

应变式压力传感器CZL-A将弹性变形转化成模拟电压信号，并使用Matlab将电压和重量进行数据拟合，得拟合公式为公式y＝9.055×10⁵x-1720其中x为称重传感器输出的电压，y为称重传感器所测的重量。根据电压与重量的关系便可以编写LabVIEW称重程序。

振动加速度传感器为压电式，将振动加速度信号转化为模拟电压信号，将采集的电压信号除以加速度传感器的灵敏度就是所测的加速度信号。调用LabVIEW功率谱节点进行功率谱分析，倒谱是功率谱经对数运算后再进行傅里叶反变换得到的谱。

光电计数器和光电编码器以脉冲波的方式输出信号，根据波形得出脉冲的个数，由脉冲个数能推出转过的圈数，再根据时间就能算出转速。所以测量丝杆的转速就转换为测量传感器的输出波形的脉冲个数，以脉冲计数的思路为主导编写程序。

光栅传感器由光栅尺和读数头两部分组成，当读数头相对于光栅尺运动之后，形成的莫尔条纹将产生一条明暗相间的带。利用光学元件接受摩尔条纹移动时光强的变化周期，将光信号转换为电信号，在已知栅距的情况下，记录产生脉冲的个数，从而计算出滑台的位移。

本发明的有益效果：