基于DRVI虚拟仪器平台的光电转速计设计.

1、 创新实践课程设计 课题名称：基于DRVI虚拟仪器平台的光电转速计设计 专业： 测控技术与仪器 班级： 120815 姓名： 谭元洪 学号： 12081413 指导教师：杨琳瑜目录前言1一DRVI可重构虚拟仪器实验平台简介2二基本原理31转速与频率32传感器基本原理3三实验仪器与实验设计41.实验设备介绍41.1DRHYF-12-A型光电转速传感器41.2快速可重组虚拟仪器平台 (DRVI) 及多功能转子实验台52.实验设计63.测试7结束语8南昌航空大学前言 所谓传感器是指“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。”有时也被称为换能器，变换

2、器，变送器或探测器。DRVI将传感器与软件结合了起来方便了实验与使用。DRVI 是基于软件总线和芯片结构的快速可重组虚拟仪器 , 该仪器技术的主体为一个带软件控制线和数据线的软主板 , 其上可插接软内存条、 软仪表盘、 软信号发生器、 软信号处理电路、 软波形显示芯片等软件芯片组 , 并能与 A/ D 卡、 I/ O 卡等信号采集硬件进行组合与连接 , 构成一个能根据应用需求快速重组的虚拟仪器。为提高软件开发效率，许多大型应用软件开发中采用了基于软件组件的开发方式。将组件用作软件开发中的积木，以搭积木的方式装配软件系统，缩短软件开发周期，降低维护成本。该技术使应用程序开发由“程序=主程序+子程

3、序”演变为“程序=构件+构件组装”，程序开发重心从编写代码转移到组件装配。虚拟仪器组件的种类很多，组件接口形式随组件的功能变化很大，给组件装配接口的描述和装配平台的设计带来较大困难。在深入研究的基础上，我们针对虚拟仪器测量系统特点对组件化开发技术进行了简化，提出一种简明的用测量数据管线装配的虚拟仪器模型。DRVI可重构虚拟仪器实验平台的软件就是以这种形式开发的。一DRVI可重构虚拟仪器实验平台简介1、概述DRVI可重构虚拟仪器实验平台是华中科技大学何岭松教授项目组和深圳市德普施科技有限公司联合开发出的一种自主知识产权的新型装配架构的虚拟仪器，其设计思想是按照汽车和PC机的装配式生产模式，将计算

4、机虚拟仪器测试系统分解为一个软件装配底盘和若干实现独立功能的软部件模块。然后，根据测量任务需求，用软体底盘把所需的软部件模块装配起来，形成一个满足特定需求的测试系统。当测试任务发生变化时，对软体底盘上装配的软部件模块进行重新组合和装配就可以快速调整为另一个新的测量系统。DRVI的主体为一个带软件控制线和数据线的软主板，其上可插接软仪表盘、软信号发生器、软信号处理电路、软波形显示芯片等软件芯片组，并能与A/D卡、I/O卡等信号采集硬件进行组合与连接。直接在以软件总线为基础的面板上通过简单的可视化插/拔软件芯片和连线，就可以完成对仪器功能的裁减、重组和定制，快速搭建一个按应用需求定制的虚拟仪器测量

5、系统。图1、虚拟仪器软件总线结构图二基本原理1转速与频率本实验主要是测试主轴的转速根据所测量到的频率f 来测定主轴的转速即n=f x 60 n：转速f: 频率单位：转/分 2传感器基本原理传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。在机械工程中对于非电量的测试 , 都是选用各种传感器 , 把外界输入的非电信号转换 成电信号 , 然后将其输入的电信号继续输送给后续的配套测量电路及终端装置

6、, 以便进行 电信号的调理、 分析、 记录或显示。在整个环节中可以说传感器是首当其中的装置 。光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。三实验仪器与实验设计1.实验设备介绍1.1DRHYF-12-A型光电转速传感器a.原理与外观DRHYF-12-A型传感器属于反射

7、性光电开关类传感器，在同一壳体内装有发射器和接受器，光从发射器中发射到被测物体的反光纸上，然后再反射回接受器，从而产生感应。它利用光电转换的原理，将旋转物体的转速通过DRHYF-12-A型传感器转换成与其相对应的脉冲电信号送给二次仪表，进行频率或转速的测量。可以和我公司生产的数据采集仪以及DRVI软件配套使用，也可与别的厂家生产的其它类型的仪器配套使用。b.适用范围和使用场合DRHYF-12-A型传感器具有传感器体积小，寿命长，不易损坏的特点，可广泛用于非金属及金属的位置检测。根据其结构和性能特点，我们主要将它用于转速测量等场合。c.主要技术性能指标1.工作电压：+12V直流电压 2.输出脉冲

8、：0+5V 3.输出阻抗：3004.测量范围：1Hz1KHz 5.工作距离：100mm 6.动作指示：LED 红7.出线方式：轴向电缆 8.使用温度：-1060 9.贮存温度：-207010.重 量：0.05kg 11.外型尺寸：2081mme.使用方法12345输出地+12V1. 将DRHYF-12-A型光电转速传感器的信号输出端接入配套的蓝津数据采集仪A/D通道中，传感器的信号输出采用五芯航空插头，其输出插头的定义方式如右图所示，各引脚定义为：1，输出；2，地；5，+12V。2. 用所带的磁力传感器支架或其它的固定支架，将DRHYF-12-A型光电转速传感器固定好。3. 将被测量的转动体表

9、面贴上反光的与转动体背景色反差比较大的小标志物。调好传感器的距离（4060mm）固定住。4. 然后打开数据采集仪，调节传感器的灵敏度范围，方法是用小号的一字起子调节传感器尾部的螺丝（一般在出厂的时候已经调整好，使用时有可能需要微调），同时轻轻拨动转动体，到其上的红色发光管随着转动体变化而明显的熄灭或点亮为止。5. 当照在所贴标志上的光线发生变化时，DRHYF-12-A型光电转速传感器的接收光电管的输出经放大送给整形电路及积分电路后输出，形成脉冲序列。6. 此时，打开DRVI虚拟仪器平台，启动DRVI虚拟仪器平台中的转速测量实验脚本，即可进行转速测量工作。1.2快速可重组虚拟仪器平台 (DRVI

10、) 及多功能转子实验台多功能转子实验台是一个综合性实验台架 , 在这个台架上可以灵活的安装振动、 转速、 噪声、 位移、 转矩、 扭矩和力等机械参量测量的传感器 , 进行综合性的工程测试。 此系统可进行底座振动测试、 主轴转速测试。 1.2.1 快速可重组虚拟仪器平台 (DRVI) 及多功能转子实验台2.实验设计本测试采用光电传感器测主轴转速。测试方法是 : 在圆盘上贴上一小块 1 平方厘米的反光纸 , 从光电传感器发射一束入射光照到圆盘侧面上 , 通过调节传感器与轴的距离和拧传感器上的调节扭使传感器对轴不敏感 , 而对反光纸敏感 , 从而产生脉冲电压或电流 , 通过计算单位时间内的脉冲个数来

11、计算主轴转速。 图 2.1 计算机界面 数据采集芯片：Dim data(2030),a(2000) j2=j1GetArray 6000,1024,data Nextgate=150 dt=GetInterval(6000) k=0 If k2 Thenj1=0 npoint=a(k-1)-a(1)j2=0 If npoint=0 ThenFor i = 0 to 500 npnoint=a(k)-a(1)If data (i)gata Then fre=1.0/intervalJ1=0 Speed=Fre*60End If Setline 2,freIf j2j1 Then Setline

12、3,Speeda(k)=I End Ifk=k+1 If k3 ThenEnd If Setline 2,0 Setline 3,0 End If3.测试1.拨动转子实验台的开关为“开”。2.打开传感器开关。3.用鼠标点击电脑软件开关按钮为“开”状态。得到如下显示图3.1 软件显示根据图中的数据可知：频率为25.706Hz主轴的转速为1542.4转/分。结束语计算机科学和微电子技术的迅速发展和普及，有力地促进了多年来发展相对缓慢的仪器技术，促使了一个新型的仪器概念-虚拟仪器 (virtual instrument，vi)的出现。虚拟仪器技术的实质是充分利用最新的计算机技术来实现和扩展传统仪器的

13、功能。虚拟仪器的基本构成包括计算机、虚拟仪器软件、硬件接口模块等。虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。通过本次的实验学习到了传感器与计算机的结合使得以前一些很麻烦的实验得以准确简单地实现，DRVI还可以实现信息的共享，这方面符合工业4.0的理念使得信息的传递和分享得要了进一步的加强。8书是我们时代的生命别林斯基书籍是巨大的力量列宁书是人类进步的阶梯高尔基书籍是人类知识的总统莎士比亚书籍是人类思想的宝库乌申斯基书籍举世之宝梭罗好的书