利用vi改造水声换能器测试系统

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1、利用VI改造水声换能器测试系统阅览次数：923作者：糜锋单位：中国船舶重工集团722研究所中心计量室武汉摘要：针对传统水声换能器测试中存在的问题，提出了一种利用虚拟仪器技术，通过计算机的控制实现换能器自动测试的方案。该方案在提高了换能器测试的准确度的同时，也大大的提高了测试效率，将测试人员从繁杂的估算、记录中解脱中来。关键字：水声换能器LabVIEW数据采集Abstract:Formeasuringunderwatertransducer,thispaperproposesamethodwhichcanmakethewholemeasureproceduretob

2、eautomaticandimprovetheaccuracy.Keyword:VITranslaterLabVIEWDAQ前言声波是已知的唯一能够在水中远距离传播的波动，在这方面远比电磁波(如无线电波、光波等)好，因此声波是目前水下通信的主要手段。当前，世界各国都在开展水声通信方面的研究。水声通信中的一个关键设备就是水声换能器，它是发射和接收水中声信号的装置。应用最广泛的是电声转换的水声换能器，即转换电能为水中声能的水声发射器，以及转换水中声能为电能的水声接收器(即水听器)。显然，换能器的性能将直接影响到水声通信的质量。改造前的水声换能器测试是基于丹麦B&K公司

3、的一整套测试设备的，具体为信号发生器（Sine/NoiseGeneratorType1054）、功率放大器（PowerAmplifierType2712）、测量放大器（MeasuringAmplifierType2610）、带通滤波器（BandPassFilterType1617）及绘图仪等。其测试原理及步骤如下：1）由信号发生器及功率放大器将特定频率和幅度的信号送给水下的发射换能器，将电信号转换为声信号；2）声信号通过喇叭有方向性向水下传播，3）待测换能器在一定距离远处做匀速的水平转动，在各个角度接收声信号并转换成电信号；4）测量放大器接收从换能器传输过来的电信

4、号，经带通滤波器过滤后送给绘图仪打印角度－幅度的测试曲线；5）测试人员根据测试曲线及标准换能器的参数人工计算出灵敏度及偏差，判断该换能器是否合格，最后将测试结果记录。以上测试方法中需要人工参与计算，因此而带来的误差也较大，而且当测试数目较多时，测试效率就成了很大的问题。再者，因为绘图仪属于机械设备，长时间使用后也会出现绘图不准的现象。所以，现急需一种能解决该系统存在问题的改造方案。改造后的系统应该能实现如下功能：1）自动计算出灵敏度和水平指向性偏差并判断是否合格，整个过程不需要人工计算，提高测试准确度。2）能输入换能器号、测试日期等信息，能在屏幕上即时绘制测试曲线

5、，能打印测试报告。3）将测试结果存盘为EXCEL能编辑的文件格式，方便以后查询打印4）能进行循环测试，提高测试效率。通过调研、分析，我们决定采用虚拟仪器技术，利用数据采集卡和中央控制计算机来采集、处理测试数据，实现以上功能。主要硬件配置本改造方案以廉价、实用为目的，选取了凌华的ACL-8111数据采集卡及9813接线端子，ACL-8111的参数如下：12位的采集分辨率，8通道单端输入，50Kbps的采样率，10M的输入阻抗，ISA总线的计算机接口。控制器由PII450，64M内存的PC机承担。改造后的连接示意图如下：系统的软件设计要完成本系统的软件设计，有较多的软

6、件可供选择，如VB、Labwindows/CVI、以及LabVIEW6.1等，其中美国NI公司的LabVIEW采用直观的图形化编程方法，在仪器控制方面有着通用性好、数据处理能力强、输出界面友好等特点，并且凌华的ACL-8111数据采集卡带有LabVIEW的软件支持包，所以我们选择了LabVIEW6.1作为开发工具。根据实际测试的要求，其测试软件的操作界面如图（二）所示。图三为系统软件的流程，下面简要介绍各个步骤的具体内容。1、等待测试开始该状态用户可以输入换能器号、测试日期，其中的测试日期系统会自动将当前日期给出，但用户也可以根据需要更改。“打印”按钮可以将当前屏

7、幕上显示的曲线、测试结果按测试报告的格式打印输出，当上此出现如打印机卡纸等问题而造成没有将测试报告打印好时能再次打印测试报告。“开始”按钮可以启动测试。“退出”按钮可以退出该测试系统。2、采集电压值电压采集分为三步：首先调用8111Config函数对数据采集卡进行初始化，主要包含采集的电压幅度范围及基地址（BaseAddress），分别设置为5和220，其中要注意的是220为十六进制；接着调用8111的AIReadChannelVoltage函数，采用软件触发的方式来采集电压值；最后调用ReleaseCard函数释放板卡。为了减小误差，采用了如下的采集方法：以一度

8、的精度进行