水泵全性能微机测试系统的研究

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1、水泵全性能微机测试系统的研究计算机应用水泵全性能微机测试系统的研究邱丽芳1，李益华（1.湖南省工业职业技术学院，湖南长沙0072.长沙电力学院，湖南长沙077）要思路，并着重讲座了模拟信号校准，周期法测频率的原理。此外，还介绍了数据处理的数学模型的推导思路。　　1引言水泵全性能测试是水泵研究、试制生产中不可缺少的重要环节。以往采用人工读数、人工计算的老式实验方法，此法费力、耗时、且精度低、人为因素较多。国内也有水泵智能测控系统，但大多数系统庞大、接口复杂、价格偏高。为满足广大水泵厂家水泵测试智能化的需要，我们研制了微机水泵全性能测试系统。该系统能自动对水

2、泵的5个原始量：吸程、压程、流量、转矩、转速同时采样，并将测试数据进行分析计算，打印输出彩色试验报表和曲线。　　2系统组成系统组成框图，如图1所示。　　系统主要由传感器、接口板、计算机、彩色显示器、打印机、稳压电源组成。主板选用工业控制CPU模板，其内存有64KB、4B浮点运算库、常用算法软件包，并有8KBRAM数据可掉电保护，确保失电后数据不丢失。水泵全性能微机测试系统的研究计算机应用水泵全性能微机测试系统的研究邱丽芳1，李益华（1.湖南省工业职业技术学院，湖南长沙0072.长沙电力学院，湖南长沙077）要思路，并着重讲座了模拟信号校准，周期法测频率的

3、原理。此外，还介绍了数据处理的数学模型的推导思路。　　1引言水泵全性能测试是水泵研究、试制生产中不可缺少的重要环节。以往采用人工读数、人工计算的老式实验方法，此法费力、耗时、且精度低、人为因素较多。国内也有水泵智能测控系统，但大多数系统庞大、接口复杂、价格偏高。为满足广大水泵厂家水泵测试智能化的需要，我们研制了微机水泵全性能测试系统。该系统能自动对水泵的5个原始量：吸程、压程、流量、转矩、转速同时采样，并将测试数据进行分析计算，打印输出彩色试验报表和曲线。　　2系统组成系统组成框图，如图1所示。　　系统主要由传感器、接口板、计算机、彩色显示器、打印机、稳

4、压电源组成。主板选用工业控制CPU模板，其内存有64KB、4B浮点运算库、常用算法软件包，并有8KBRAM数据可掉电保护，确保失电后数据不丢失。　　系统由不同传感器同时采集吸程、压程、流量、转矩、转速五个物理量，模拟信号经8路模拟转换开关后，再进行信号调理及整形变换，全部变为频率信号，再由8253计数器计数。此时信号，一方面经显示板，送CRT显示器对各量进行数据和图形显示，另一方面经工业控制主板后，送彩色打印机对各量进行图形曲线输出。　　3软件结构系统软件主框图，如图2示。软件设计中，以操作简便、功能齐全、数据处理准确为目标。系统的主要特点有：（1）设计

5、大字符显示功能，便于远距离操作（2）自动校零（3）人工、人机混合数据处理（4）结论数据分析（5）全部测试值、计算值、结论数据显示、打印并绘制曲线。　　程序采用模块化设计，主要分为：主菜单模块、采样模块、显示模块、数据分析处理模块、数据输入模块、表格打印曲张绘制6大模块，其中每个模块又由若干小模块组成。数据分析计算，主菜单模块用BASIC语言编写，其他均用汇编语言编写。整个内存由用户汇编程序区、用户BASIC程序文本区、运算子程序区、BASIC解释程序和相应的工作单元、数据存贮区组成。所有输入参数、原始数据、计算值、结论数据均存于带锂电池后备电源的RAM单

6、元中，失电后数据不丢失。　　4软硬件设计分析作为测试系统，在软硬件设计中，常遇到很多方面的问题，本节重点对以下几点作一详细读者讨论。　　4.1校准功能的设计接口板中有8路模拟输入通道（其中六路外接输出信号），输入模拟信号经多路转换开关选择其一，通过放大、V/F转换后变为频率信号，再经同步处理，由8253计数器计数。多路转换开关输入中，还有两路接基准电源，这是专为校准功能设计的。校准功能用于克服模拟多路转换开关、放大器、V/F转换器的零漂、温漂对系统测量精度的影响。两个基准源由LM399提供，LM399为内带恒温装置的高稳定电源，其稳定度为十万分之一。模拟

7、输入电压V和V/F的输出频率f间存在图3所示对应关系，图中V为基准电源电压，f为其对应的频率，在短时间内，零漂、温漂的影响很小，因此假定此段时间为图3中Vi，频率为fi，则有关系式：上式中，（V为常数。从图2、3中可看到，每进入一次主菜单，即运行一次校准程序，求得此时的f2，因此，无论何时采集的fi，经过修正式（1）后，就能得到消除零漂、温漂影响的V值。　　4.2周期法测频率信号一般频率信号测量中，存在±1个脉冲的误差，对于低频信号，其采样的误差较大，且时间长。如水泵中的流量，在小流量时，涡轮流量计的输出频率仅几十赫兹，在采样时间为1秒时，其采样误差高达

8、百分之几。为消除±1个脉冲的误差，我们采用整周期法测频率。其电路原理，如图4示。