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基于虚拟仪器的CO2弧焊分析仪的研制

作者:365体育官网更新时间:2019-12-18 06:25点击次数:字号:T|T

  测试分析仪的硬件结构如图1所示。主要包括焊接电流、电压传感器、数据采集卡、计算机等。

  数据采集卡采用基于PCI总线位A/D转换,最高采样频率可达400kHz,能够满足焊接电弧信号采样频率要求。其A/D转换与计算机采用FIFO接口,FIFO容量为4KB,可提供FIFO空、半满、溢出标志,半满标志支持中断。该卡还提供2路12位D/A输出、16路可编程开关量、一路16位计数器。

  采集的电流、电压信号经计算机处理后由显示器实时显示相关数字、波形,同时将采集的原始数据存盘,用于焊后波形回放、数据分析处理、曲线及报表打印。

  软件开发选用NI公司的虚拟仪器开发工具LabWindows/CVI。设计的软件系统总体结构如图2所示。

  数据采集主要完成焊接电流、电压信号的采集及实时波形显示。基于数据分析处理的需要,要求在一个较长时间段内采集、存储大量的数据,并同时显示电流、电压波形。因为波形的实时显示和数据存储都是相当耗时的,如果采用一般的单线程编程,必然会造成数据丢失。为此,系统采用多线程编程技术。本系统中用主线程AcquireDataThread实现高速数据采集(200kHz),当它接收到半个FIFO缓冲区满的消息时将数据存入数据文件,同时通过DisplayDataThread线程在控制界面上显示数据,获得动态的实时焊接电流电压波形。两个线程之间的通讯通过管道技术实现数据的实时传输,程序同时采用了双缓冲技术和消息机制。管道函数可通过CmtNewTSQ、CmtReadSTSQData、CmtWriteTSQData等函数实现。

  数据分析主要包括对存储的原始数据进行滤波、信号波形回放、瞬时UI曲线绘制、对电流电压数据统计分析后作出其概率密度分布图,作为焊接过程稳定性评判依据。

  采用本系统对CO2弧焊短路过渡过程进行了实际测试;短路过渡的CO2弧焊是一个“燃弧短路”不断循环的过程。图3为焊接电流、电压信号波形,可以观察分析“燃弧短路”阶段电流电压变化过程及两者对应关系,对焊接生产过程进行实时监测。

  基于虚拟仪器的CO2弧焊测试分析仪界面友好、操作简单,可对焊接生产过程进行实时监测,能给出瞬时电流电压UI图及电压、电流概率密度分布图等分析结果,据此可直观地评估CO2焊接过程稳定性,为更深入地研究焊接过程电弧燃烧、熔滴短路过渡特性、机理,优化焊接系统设计提供了理论依据及标准。此外,虚拟仪器技术用于CO2弧焊测试分析,使系统具有先进的理论基础及方便的技术手段,便于获得丰富的测试分析结果,仪器的功能更强大,且易于根据实际需要对功能进行扩展、修改,具有广阔的应用前景。

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  0 引言虚拟仪器LabVIEW目前已广泛应用于测试领域,出发点和归宿是“软件化的真实仪器”。LabVIEW同时又是一个优秀的仿真系统,但真正处于仿真目的使用的并不多见,本文提出数字“虚拟芯片”概念,并基于LabVIEW实现仿真运用。所谓“虚拟芯片”,是在充分利用LabVIEW图形化语言风格和强大信号处理功能的基础上,设计具有一定显示界面的虚拟输入/输出端子、能完成相应的数字逻辑运算功能或数字信号处理功能的计算机程序,也就是LabVIEW的VI。应当说这是新时期数字逻辑电路设计、实验或教学的一种新举措,基于LabVIEW的数字虚拟芯片和原理图设计与其他仿真系统相比,不但有自身的特点,也是对虚拟仪器系统LabVIEW应用新领域的拓展

  从事虚拟仪器技术已经有好多年了,虽然这两年从事其他方面的工作,但还一直在关注该领域的变化。从上研究生开始就一直从事虚拟仪器方面的工作,我本人主要做硬件方面的事情,但是一直在考虑虚拟仪器方面的几个重要问题:什么是虚拟仪器技术?虚拟仪器技术研究内容是什么?在此,我想谈谈我对上述问题的一些想法。首先,什么是虚拟仪器技术?提到这个问题很多朋友可能脱口而出:“虚拟仪器是不是一种模拟仿真的仪器?”,“虚拟仪器技术就是用Labview进行测试测量的开发”,“虚拟仪器技术就是基于计算机的测控系统”。从google中搜索“虚拟仪器”关键字,可能得到最多的是NI公司的咨讯,然后是铺天盖地的Labview信息,再者就是NI推出的各种模块化仪器

  摘要:本文介绍了虚拟仪器及其技术在学校教学、科研和实验中的运用及前景,探讨了将虚拟仪器及技术与仿真技术、网络技术结合进行更具交互性和可操作性的计算机模拟仿真以及小组远程协作实验,为远程教育的实验教学提供一种全新的解决方案。虚拟仪器及技术随着低成本高性能的计算机资源普及运用,数学化测量平台逐渐成为测量仪器的基础。在20世纪80年代末美国研制成功虚拟仪器,代表了仪器发展的一种新方向。虚拟仪器是计算机技术与电子仪器相结合而产生的一种新的仪器模块,它通常是由PC、模块化的功能硬件与用于数据分析、过程通信及图形用户界面的应用软件有机结合构成,使计算机成一个具有各种测量功能的数字化测量平台。它利用软件在屏幕上生成各种仪器面板,软件在屏幕上生成

  摘要:为了测量大型双塔4效高温多效海水淡化实验装置各部位的温度、压强及流量等热工参数,建立了基于虚拟仪器的海水淡化实验测控平台。使用高精度数据采集板及计算机等并在LabVIEW平台中实现了将传感器及热电偶的电压信号采集、输出、存储和分析。成功解决了实验系统的测量和监控合乎逻辑。为了研究竖直蒸发管高温多效海水淡化(VTEMED)系统的工艺流程和关键工艺技术及稳定运行时的热工水力学参数影响等,清华大学核能与新能源技术研究院建立了大型双塔4效高温多效海水淡化实验装置。为了测量各部位的温度、压强及流量等热工参数,建立了基于虚拟仪器的海水淡化实验测控平台。使用高精度数据采集板及计算机等并在LabVIEW平台中实现了将传感器

  摘要:驱动器是连接虚拟仪器物理硬件和测试应用程序的桥梁和纽带,回顾了虚拟仪器驱动器技术规范的发展历程。在分析规范的基础上给出了两种驱动器设计类型,预测了其今后的发展趋势。分析了驱动器发展过程中的相关支撑技术,论述了我国的研究现状,指出基于组件技术的信号型驱动器设计是虚拟仪器驱动器的发展方向。计算机在测试和自动化领域中的应用,导致了仪器“驱动器”概念的诞生,驱动器又称驱动程序。仪器驱动器是介于计算机与仪器硬件设备之间的软件中间层,由函数库、实用程序、工具套件等组成,是一系列软件代码模块的统称。它驻留在计算机中,是连接计算机和仪器的桥梁和纽带。采用驱动器可以使计算机有能力控制物理仪器设备,随着VXI、PXI等标准总线

  测试分析仪界面友好、操作简单,可对焊接生产过程进行实时监测,能给出瞬时电流电压UI图及电压、电流概率密度分布图等分析结果,据此可直观地评估CO2焊接过程稳定性,为更深入地研究焊接过程电弧燃烧、熔滴短路过渡特性、机理,优化焊接系统设计提供了理论依据及标准。此外,虚拟仪器技术用于CO2弧焊测试分析,使系统具有先进的理论基础及方便的技术手段,便于获得丰富的测试分析结果,仪器的功能更强大,且易于根据实际需要对功能进行扩展、修改,具有广阔的应用前景。

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