基于虚拟仪器的摩擦学实时测试系统的研究

【摘要】： 摩擦学的研究对于节能节材有着突出的意义。摩擦现象极其复杂,影响因素多,探索和验证摩擦学中的问题、机理以及有关影响因素,必须依靠科学可靠的摩擦学测试技术和分析方法。因此,摩擦学测试技术是摩擦学研究最重要的和最基本的组成部分。 摩擦学测试技术涉及范围从现场使用试验到实验室模拟试验,其中基于摩擦学试验机的实验室试验是目前主要的摩擦学测试方法。由于摩擦学问题的系统特征使得摩擦学试验机在测试过程中的相关信号实时、准确、迅速的获取和处理以及测试设备运行过程的精确、智能化、网络化控制问题日益突出。如何利用电子通信技术、现代测控技术以及计算机具有的软硬件资源,建立合适的摩擦学实验室模拟试验的智能测控系统以及实现系统的网络化和无线控制对于提高摩擦学测试技术水平和发展摩擦学理论研究具有非常重要的意义。 本文以环块摩擦磨损试验机为对象,针对实验室摩擦学试验机普遍涉及的信号传输技术、异步电机转速控制以及虚拟仪器远程测控技术问题,分析有关理论,建立程序控制和无线网络数据采集的硬件系统、开发相关软件,探讨基于虚拟仪器的计算机辅助摩擦学测试技术。 本文的主要研究成果和创新体现在以下方面: (1)根据环块摩擦磨损试验机的运动特点,采用虚拟仪器技术,组建实时测试系统的硬件部分,并研究数据采集卡与计算机的接口设计问题: (2)以图形化的编程语言LabVIEW为软件核心,开发并完成基于虚拟仪器的摩擦学测试软件系统。该系统具有稳定、可靠、操作界面友好的特点,能够实现对试验参数的实时测量、动态显示、数据分析处理、实验报告的生成以及打印等功能; (3)以摩擦学试验为研究背景,研究并完成了变频器的计算机控制系统的设计,将电机的自动控制系统与数据的采集系统集成于同一计算机体系中。能连续动态的改变电机转速,为摩擦学实验提供广泛的速度选择; (4)进行设备状态以及试验程序的无线远程监控,建立了网络化虚拟仪器的核心技术体系,对数据发布、远程监控、无线传输等提出了理论见解和技术解决方案。