毕业设计我帮你

基于LabVIEW的通风机检测装置设计（软件）

摘要

随着工业的蓬勃发展，通风机在工业中的应用越来越多。通风设备的安全运作对企业的安全生产起着至关重要，因此对其性能的检测和要求也越来越高。但现有通风机检测方法和仪器有许多不足之处。更加完善的检测技术和检测仪器亟待研发。本次设计采用虚拟仪器技术，通过运用计算机技术来实现各种数据的测量，因此，就拥有了虚拟化的测试仪器。设计网络化虚拟仪器可以采集、传输和处理信号，不受环境和地域的限制，并且能够使现在的计算机的功能发挥到最大。该论文共分为三个部分：第一部分介绍的目的，并在国内外的选题意义，和虚拟仪器的概念、特点、组成的开发设计，并介绍了LabVIEW的发展环境;第二部分是通风机性能试验的全面分析，以及基于关于施工虚拟仪器技术，系统的总体结构;第三部分探讨和研究的系统的开发，以实现所需的网络虚拟仪器，需要的远程控制测试系统，该系统具有友好的人机界面，监测实时数据，参数变化和趋势在动态显示，具有实时，动态效果显示器屏幕的状态下，提供了用于风扇的检测的新手段。

关键词： LabVIEW  通风机  虚拟仪器  检测系统 

 

目录

摘  要 I

ABSTRACT II

第一章  绪论 1

1.1 引言 1

1.2 概述 1

1.4 通风机检测技术在国内外发展的现状 2

1.5 本次研究的主要任务 3

第二章  虚拟仪器技术 5

2.2 虚拟仪器系统的构成 5

2.2.1 虚拟仪器的硬件 5

2.2.2 虚拟仪器的软件 7

2.3 虚拟仪器的特点 7

2.4 虚拟仪器的开发平台 8

2.4.1 LabVIEW的简介 8

2.4.2 LabVIEW 的特点 8

2.5虚拟仪器系统软件面板的设计标准 8

第三章  风机检测系统总体设计方案 11

3.1 风机性能试验概述 11

3.1.1 风机性能试验的原理和方法 11

3.1.2 风机的性能参数 11

3.1.3 通风机性能曲线的绘制 12

3.2 风机性能参数指标 13

3.3 通风机性能计算 13

3.4 多通道采集方案的选择 15

3.5 数据采集卡各部分的设计 17

3.6 系统总体方案的确定 18

3.7 软件系统的流程和结构 19

第四章  系统硬件的实现 23

4.1系统检测的内容与方法 23

4.1.2流量的测量 23

4.1.3 转速的测量 24

4.1.4 功率的测量 24

4.1.5 温度的测量 25

4.1.6 通风机噪声的测量 25

4.2 传感器的选用 25

4.2.1 压力传感器 25

4.2.2 差压传感器 26

4.2.3 温度传感器 26

4.2.4 转速传感器 27

4.3 信号调理电路 27

4.3.1 信号调理电路的组成 27

4.3.2 信号调理电路的设计 28

4.4 数据采集卡 28

4.4.1 数据采集卡的结构框图 28

4.4.2 多路开关AD7506 29

4.4.3 AD1671模数转换器 30

4.4.4 EPM7064可编程逻辑器件 30

4.4.5 USB2.0接口芯片 31

4.5 计算机 32

第五章  通风机检测系统的软件设计 33

5.1 通风机检测系统设计思路 33

5.2 检测系统的功能 34

5.3 检测系统软件整体设计 34

5.3.1 软件构成 34

5.3.2 系统界面 35

5.3.3 数据采集程序实现 35

5.3.4 数据处理模块 35

5.3.5 曲线拟合 42

5.3.6 参数设置模块 44

5.3.7 历史速度曲线存储和查询模块 44

5.3.8 报表输出模块 45

5.4 本章小结 47

第六章  结论 49

6.1 概述 49

6.2 系统的优点 49

6.3 该检测系统的不足之处 49

参考文献 51

致谢 53

 

第一章  绪论

1.1 引言

 风机在生活和工业中引用比较广泛，在航空航天采矿化工和能源开采中都有应用，在国民经济中扮演这重要的角色。通风机利用叶片通过电能的带动改变大气的压力来输出气体，它将工作在各个领域，已经成为公用的设备。由于它的工作环境比较恶略，并且不间断的工作，使之工作的寿命更加降低，在和空气的摩擦作用下会产生磨损和残缺，并且空气中的粉尘和颗粒在通风机的各个部位有所积累，这将会使通风机的各个性能产生明显的改变，从而导致一些不必要的麻烦，甚至会使人生的财产和生命受到威胁[1]。因此操作者应该定时对通风机进行各个性能特性的检测，及时发现问题，消除存在的问题，减少人员的伤亡，并且也可以减少维护的费用。

1.2 概述

 随着科学技术的发展，通风设备类型和性能的快速发展也得到了提高，这是转化成气体压力能和流体机械的动能，属于范围一般机械的机械能的主要推动者。包括风扇总压力P，流量，静压台Pst，全压效率的Eta，功率Psh，转速n，静态效率，特定的速度的基本性能参数等，它们从不同角度示出通风机的工作性能。

1.3研究通风机的目的和意义

最近几年时间，由于人们对生活质量和生活要求的提高，同时对生命的更加重视，通风机在生活和工作中的运用也扮演这更重要的作用。它广泛的运用在工农业的生产生活中，例如在航空航天中，由于热量的聚集导致发动机不能很好地排除热流，导致航空仪器不能正常工作，严重威胁着工作人员的生命安全并且给国家和人民带来了一定的经济损失。造成这种结果的原因主要有两个方面：第一，由于我国的工业发展比较缓慢，主要是人工操作实验，没有一些辅助的器件，测量的结果和纪录的数据都不怎么准确，并且手工绘制的特性曲线也不准确，使之通过曲线得到的结果偏差比较大，这样也就不能准确的反应通风机的工作状态，使之在生产和工作过程中不能够有效地工作。第二，我国工农业使用的通风机设备差，更新周期长比较长，风机老化、退役、报废再用现象很常见。在一些小型企业中更为常见。国家对大型机电仪器设备的检测提出了明确的要求和说明，为了满足工业的需求和人们的客观要求，必须对仪器设备进行全方位的性能检测，对系统进行全面的分析来保证设备安全可靠的运行，所以对设备的日常检测和测试工作就因该时常进行不能疏忽遗漏，可以很好的掌控设备的性能特性，及时发现存在的隐患并且消除隐患，做到科学的管理和使用。由此可以看到，对于建立安全可靠的通风机设备已经势在必得，也可以带来更好的经济效益。

本设计将虚拟仪器技术引进到通风机的检测领域中，与计算机相结合采用自动采集和检测原理，选择安全可靠的仪器设备，开发出功能比较多，性能强大，使用简单操作方便，拥有高精度和可靠地安全性测试系统，该系统结合计算机和软件开发平台及LabVIEW。以个人电脑为基础，可以实现数据的采集、传送、分析、处理、存储和生成报告等多种功能。这种技术不仅可以在地下采矿和水电工程相关的检测设备使用，也可以在其他同类设备中使用。基于计算机的帮助下开发，以提高加工精度和效率，降低劳动强度，提高了测试方法，更科学的监控产品，新产品的设计，开发和发展质量也具有非常重要的意义[2]。

1.4 通风机检测技术在国内外发展的现状

近年来，一些研究机构和大学使用微机的强大功能，再加上现有的编程语言（如BV，VC）已经开发了一些风电整机测试系统。在采矿设备的基于虚拟仪器的性能检测监控系统的研究和发展，中国已经取得了一定的成绩：河北农业大学，钱东平霍晓静等风机性能的基础上自动测试系统的虚拟仪器技术的发展;开采技术在中国电力大学在矿井通风工作管理应用程序的计算机的“与”提高项目的矿井主扇运行效率，计算机数据采集系统的风力机设备性能测定发展研究的基础;昆明工学院催化裂化 - 2微机基于微观的开发风机性能参数风机性能测试系统机器测试系统;廖军，罗升，如计算机辅助风机测试系统的研究;武汉钢铁浙江大学，采用虚拟仪器技术研究泵的瞬态特性。兖州矿业公司南屯煤矿挖掘研究，共同“风扇开采南屯煤矿井下压力检测系统”等山东体育学院因地雷而..结构复杂，工作条件差的煤矿，以及在线监测设备的国内部分的总体水平是比较低的和国外进口的仪器相比较而言，价格比国内高出许多，但是在有些功能上不能满足我国发展的现状，以及现在煤炭行业的发展也比较快，对于一些比较先进的技术也不能很快的运用，以及许多其他的原因，至今中国还没有还有一个比较理想的，可以实现的矿山工作现场自动测试系统的要求。

在测试领域的虚拟仪器的应用在国外一些发达国家常见，许多科学家和工程师将在测试工程领域的虚拟仪器的应用，并取得了满意的效果。在美国NI公司推出了虚拟仪器及其图形化数据流语言和强大的功能赢得了伟大的工程师和研究人员追求的目标。在汽车的设计和研发中用于虚拟仪器的检测和开发，可以缩短开发的周期，实现自主的研发，减少资金的使用，实现的检测与控制比传统仪器更加实用和准确。虚拟仪器技术运用到电子集成电路中的测试，也取得了显著的成效，与传统的软件编程相比，目前的虚拟仪器具有数据采集和处理，接口改造和开发周期有很大的提高，虚拟仪器已逐渐成为测试测量行业占主导地位的软件。虚拟仪器技术的出现给工业的发展带来了新的生机和活力，本课题主要研究对通风机的所有性能进行全面的检测，从生产和实际情况出发，使检测的方法和检测的技术有所提高，并且能够完成先前比较困难的检测。

1.5 本次研究的主要任务

本次设计主要是对通风机检测系统的基本结构、检测功能特点以及数字化检测技术进行全面的了解和研究，使用计算机来开发和研究该检测系统，利用LabVIEW软件对数据收集，建立一个完整的数据库，然后对数据逐个分析处理。具体设计和需求如下：

1、学习通风机测量的基本理论和方法，研究国内外通风机检测的重要理论，根据设计的要求和说明，确定各种所需参数，和各个仪器的特性。

2、研究通风机安全检测报表格式、报表内容、数据精度要求等。

3、掌握Labview7.0软件使用方法。以LabVIEW软件作为平台对功能模块逐个进行编程。

4、编制系统的虚拟仪器前面板，使其操作简单，便于用户的使用。

5、根据测试任务需要以及通风机检测数学模型，调用Labview函数，编制系统虚拟仪器框图程序，完成测试。

6、调试程序，完成程序运行方法说明。

 

参考文献

[1] 秦树人.虚拟仪器—测试仪器从硬件到软件[J].振动、测试与诊断，2000,20(1)：1～7.

[2] 巨广刚，周植鹏等，我国煤矿用局部通风机的现状及发展，国家煤矿防尘通风安全质量监督检验中心，2004（6）.

[3] 张汉昶.通风机的使用与维修[M].北京：机械工业出版社，1985年5月第一版.

[4] 廖峰.虚拟仪器技术在风机振动检测中的应用[D].东北大学，2005.

[5] 张春梅，安卫平，余勇.基于Windows95环境的风机性能自动测试系统[J].风机技术，1999(5).

[6] B.埃克.通风机[M].北京：机械工业出版社，1983.

[7] 全国风机标准化技术委员会.GB/T3165-1999.离心式和轴流式鼓风机和压缩机热力性能试验.

[8] 周作元，李荣先.温度与流体参数的测量基础[M].北京：清华大学出版社，1986.

[9] GB1236/T-2000.工业通风机—用标准化风道进行性能试验.北京：中国标准出版社.

[10] 高晓蓉.传感器技术[M].成都：西南交通大学出版社，2003.

[11] 杨富强，任中全，基于虚拟仪器的矿用通风机检测系统的研究：[学位论文]，西安：西安科技大学，2007.

[12] 王翠，基于虚拟仪器的矿山固定设备测试系统研究：[学位论文]，西安：西安科技大学，2006

[13] LabVIEW User’s Manual.U.S.A:National Instruments Corporation,1998.

[14] Taner A H,White N M.Virtual Instrumentation:A solution to the problem of designcomplexityintelligentinstruments[J].Measurement&Control,1996,(29):165～171.

[15] Wang Hongyu.Compressor performance Test System.Automation and Instrument

Volume.16～20.

[16]PetternA.Blume The LabVIEW Style Book.2009.