基于LabVIEW的壓力傳感器動態(tài)性能修正

1、基于LabVIEW的壓力傳感器動態(tài)性能修正工作.文獻(xiàn)提出的傳統(tǒng)的激波管多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由采集卡直接完成測速和標(biāo)定的功能,使用的是美國NI公司PXI-5105采集卡,不能對特走的采集系統(tǒng)進(jìn)行誤差標(biāo)走.而特走的采集系統(tǒng)和測試的采集卡總線實(shí)現(xiàn)方式不一樣,所使用的軟件也不一樣,這樣就給測試 和標(biāo)定帶來了一走的困難,必須使用兩臺計(jì)算機(jī)分別安裝兩個(gè)不同的軟件, 操作復(fù)雜繁瑣,不宜工作人員使用.為了解決這個(gè)問題,設(shè)計(jì)了一種可同時(shí)驅(qū)動兩種不同總線的測試軟件,選擇使用范圍較廣的LabVIEW平臺利用調(diào)用動態(tài)鏈接庫的方式實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同采集卡的驅(qū) 動.修正 傳感器的動態(tài)性能,采用改良的最小二乘算法利用 LabVI

2、EW實(shí)現(xiàn)對傳感器動態(tài) 性能的修正4.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1.1激波管測試原理激波管動態(tài)壓力標(biāo)準(zhǔn)采用階躍壓力對壓力傳感器進(jìn)行檢定,可以產(chǎn)生上升時(shí)間非常短的階躍壓力.激波管的根本工作原理,是用膜片把截面恒走的管子分為兩個(gè)壓力室,高壓室和低壓 室,如圖1所示.在高壓室及低壓室充不同壓力的氣體,利用自然破膜的方法,當(dāng)壓力值 超過膜片承受的壓力時(shí),膜片破裂.高壓室的氣體膨脹迸入低壓室,形成入射激波.激波后波陣面壓力突變形成正階躍壓力.壓力階躍保持一走的時(shí)間稱為恒壓時(shí)間.入射波到達(dá)低壓室端面后被反射,形成反射激波和反射激波壓力階躍2.用此壓力階躍作為階躍鼓勵(lì)信號去鼓勵(lì)被測壓力傳感器,在通過專用測試系統(tǒng)采集數(shù)據(jù),

3、可得到被壓 力傳感器的參數(shù).選用NI公司提供的PXI-6115采集卡采集激波管上三個(gè)測速傳感器的信號,根據(jù)時(shí)間求得 激波波 速.主要是通過NI-DAQmx驅(qū)動程序設(shè)計(jì)測速功能.被測傳感器連接到專用的壓力測試系統(tǒng)上,通過 USB連接到主機(jī).選用FTDI公司的FT245芯片,調(diào)用動態(tài)鏈接庫函數(shù)驅(qū)動 USB芯片,使得專用測試系統(tǒng)與主機(jī)通信成功.1.2軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多通道混合動的測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括以下功能 (如圖2所示)：(1)參數(shù)設(shè)置,既包括對激波管三個(gè)測速通道的采樣頻率、數(shù)據(jù)長度 .預(yù)觸發(fā)長度和觸發(fā)電平的設(shè)置,同時(shí)還包括對專用測試系統(tǒng)的放大倍數(shù)、采樣頻率、婁長度、預(yù)觸發(fā)長度和觸發(fā)電平的設(shè)置,

4、其中激波管測速通道的放大倍數(shù)在信號放大調(diào)理器上設(shè)置.(2)讀取效據(jù),系統(tǒng)觸發(fā)后上位機(jī)軟件讀取四個(gè)通道的：,并顯示在前面板上.(3版形顯示,顯示讀取到的波形或已保存的波形.(4)計(jì)算針對測速傳感器測得的數(shù)據(jù)讀取時(shí)間間隔和 ,三個(gè)傳感器的間隔均為,激波波速由兩個(gè)時(shí)間間隔分別求得的速度和平均得到.(5修正采用最小二乘算法實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)傳感器進(jìn)行動態(tài)修正,并用LabVIEW實(shí)現(xiàn).2 USB和NI? DAQ混合驅(qū)動的功能實(shí)現(xiàn)2.1 USB通信方式本設(shè)計(jì)選用了 FTDI公司的FT245RL US出片,內(nèi)部涵蓋寫入和讀出的FIFO緩沖區(qū),FIFO限制模塊和USB讀寫模塊,在LabVIEW平臺上使用調(diào)用動態(tài)鏈接庫

5、(DLL典方式完成硬 件與上位機(jī)的 通信.為了使USB芯片正常工作,需要安裝FTD2XX!動程序.FTD2XX.dlfcl供了大星接口函 數(shù),其中常用的有 FT.Open(翻開),FT_ResetDevice復(fù)位),FT_Purge(去除),FT_SetLatencyTimer 延時(shí)FT_Read 讀,FT_Writer 寫幾 FT_Close 關(guān)閉fFT.SetTimeouts舉時(shí)等函數(shù).如圖3所示調(diào)用動態(tài)鏈接庫函數(shù)實(shí)現(xiàn) USB通信.上位機(jī)通過調(diào) 用動態(tài)鏈接庫函數(shù)給專用測試系統(tǒng)發(fā)送不同的指令,可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、參數(shù) 回讀、讀取數(shù)據(jù)等功2.2 NI-DAQ通信危PXI-6115采用 PXI總線

6、技術(shù)PCI extensions for Instrumentation , PX醫(yī) PCI在儀器 儀表領(lǐng)域的擴(kuò)展,它結(jié)合了 PCI的電氣總線特性、CompactPC的鞏固Ii以及Eurocard機(jī)械封裝的特性,因此PXI擁有極高的數(shù)據(jù)傳輸水平、鞏固的封裝形式以及高性能的IEC連接器,非常適用于測呈與數(shù)據(jù)采集場合.NI公司的通用 放施采集卡使用的是LabVIEW內(nèi)白D DAQ庫函數(shù)實(shí)現(xiàn)PXI與上位機(jī)通信.該驅(qū)動函數(shù)在底層的根底函數(shù)上進(jìn)行高度封裝程序編寫人員只需要掌握驅(qū)動函數(shù)I/O端口的 意義,就能進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)采集的功能的實(shí)現(xiàn),使用戶在對采集卡進(jìn)行操作時(shí)更加高效簡單方便.安裝好DAQ驅(qū)動程序：

7、即NI-DAQmx后在LabVIEW的函數(shù)選板就會出現(xiàn) DAQmx節(jié)點(diǎn),在程序框圖中右擊選 擇函數(shù)"測星I/O",再選擇"DAQmx數(shù)據(jù)采集"子選板尋找 所需要的控件.針對測速傳感器通道的數(shù) 據(jù)采集方式采用NI? DAQmx函數(shù)完成,如圖4所示.本設(shè)計(jì)采用的是可編程多通道多采樣的采集 模式,在DAQmx Read空件的下拉列表里 選擇模擬-多通道"t 多采樣" -"2D DBU方式, 使得測速傳感器采集八的數(shù)據(jù)和專用設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)類型一致,便于在同一個(gè)波形圖上顯示.采集啟動后,下層的NI-DAQmx驅(qū)動程序限制PXI-61

8、15采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集.23讀取婁 功能在讀取婁事件中,將被測傳感器采集到的數(shù)組整合成波形文件,并與三個(gè)測速通道組合成測速傳感器所四通道波形數(shù)組f使之顯示在波形圖中,如圖5所示.三條細(xì)線波形圖分別是三個(gè)不同的測得的數(shù)據(jù)顯示,黑色粗線波形是被測傳感器所得到的數(shù)據(jù)顯示.從圖 5中可以明顯地看出測速傳感器的時(shí)間間隔,可由式(1)和式(2)得到激波波速；同時(shí)也可 以看出激 波傳到每個(gè)傳感器的時(shí)間,直觀地給用戶提供了同步性能的實(shí)現(xiàn).3劭傳感器動態(tài)修正3.1 改良GLSM法進(jìn)行線性動態(tài)建模的原理與實(shí)現(xiàn)3.2 在 LabVIEWffi實(shí)現(xiàn)通過調(diào)用Matlab公式節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)LabVIEW和matlab的混合編

9、程,到達(dá)對目標(biāo)傳感器的 動態(tài)修正.圖6為動態(tài)性能修正前后的階躍響應(yīng)曲線,使用改良的最小二乘算法修正后的曲線效果明顯.4結(jié)語本設(shè)計(jì)在LabVIEW平臺的基八上,將通用的采集系統(tǒng)專用的采集系統(tǒng)結(jié)合在一個(gè)軟件中利用混合驅(qū)動編寫,實(shí)現(xiàn)了不同總線同時(shí)通信的功能.使得激波管測速通道和專用設(shè)備被校準(zhǔn)通道同時(shí)完成1采集,并且對采集到的1進(jìn)行動態(tài)修正.實(shí)踐證實(shí),USB和DAQ同時(shí)通信是切實(shí)可行,用改良的最小二乘算法優(yōu)化傳感器模型參數(shù),能夠?qū)で笠唤M實(shí)用參數(shù),對傳感器的動態(tài)性能修正改善顯酋.參考文獻(xiàn)1 JOHNSON G , JENNINGS R. LabVIEW graphical programmi喇圃,陸昆,譯?北京：北京大學(xué)出版社,2002.2李威宣,黃建新基于LabVIEW平臺的通用數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動方法及1效據(jù)采集幾電子質(zhì)呈,2005 ( 7 ): 14-16.3解亞妮,石曉丹,馮潔等?基于美國 NI的多通道匚采集系統(tǒng)P ?可編程限制器與工廠自動化,2021 ( 12 ):85-87.4軒青春軒志偉,陳保立基于最小二乘與粒子群算法的壓力傳感器動態(tài)系M嘗方法P ?傳感