[发明专利]一种基于虚拟仪器技术的电机实验系统方案

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟仪器技术领域，特别是涉及实验用电机性能测试。

背景技术

自从美国国家仪器公司(National Instruments，NI)于1986年提出虚拟仪器的概念开始，“软件就是仪器”为特征的、现代仪器技术和计算机技术相结合的虚拟仪器技术迅速被应用到工程控制、科学测量和实验教学中，通过软件实现仪器的测量、控制功能，完成对数据的显示、存储和分析处理。目前，国内外许多大学都已经着手通过虚拟仪器技术构建和改造实验室，以提高现有的实验教学和科研的手段和效率。

在大学电机实验过程中，直流电机转速、转矩等的特性测试是必不可少的。目前，主要的测试手段大多是传统的仪表，在数据采集和相应的反馈方面比较困难，但虚拟仪器技术能较好的解决这样的问题。

另外，现有的实验系统中，实验装置都是相对独立的，仪器之间基本没有任何数据通信功能，学生都是人工查看、记录和分析实验数据，这使得实验的精度和可靠性得不到保障，造成实验的目的不能达到。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电机参数检测的方法并依据该方法设计一个基于虚拟仪器技术的直流电机转速转矩测量实验装置，该方案引入虚拟仪器的概念，结合实验需求，在实验仪器内嵌入计算机，能较快检测到被测量数据，并同时完成数据的处理、记录和结果显示任务，达到学生学习和理解教学内容的目的。本发明的技术方案如下所述。

一种基于虚拟仪器技术的电机实验系统方案，其包含以下步骤：

a、数据采集步骤：利用传感器对被测电机参数信号进行采集；

b、信号传输步骤：将电机参数信号通过信号调理装置和数据采集装置送入计算机；

c、数据处理步骤：通过计算机上的虚拟仪器对采集到的信号进行分析处理；

d、结果显示步骤：将上步骤得到的分析结果送入到计算机显示器上，同时保存或打印。

其中，所述的电机是直流电机。

其中，所述信号调理装置是可对数据进行滤波、隔离和放大处理的信号调理电路。

其中，所述数据采集装置是进行A/D转换的数据采集卡。

其中，所述虚拟仪器由软件虚拟而成，该软件的具体步骤是检查采集通道是否正常，如正常，将传感器的两路同频不同相信号读出，计数两信号频率，计算两信号相位差，得出被测电机转速、转矩，并到处其输出功率的参数，同时记录并保存。

一种基于虚拟仪器技术的电机实验系统方案的装置，其中，它由数据采集部分、信号传输部分、数据处理部分及结果显示部分组成；所述数据采集部分连接被测直流电机，所述信号传输部分连接数据采集部分，所述数据处理部分连接信号传输部分，所述结果显示部分连接数据处理部分，处理数据由结果显示部分显示出来。

其中，所述的数据采集部分是由电源、传感器组成，传感器采集被测直流电机的转速信号，并将信号数据送入信号传输部分。

其中，所述的信号传输部分是由信号调理电路、数据采集卡及计算机组成，所述传感器采集到的信号数据通过信号调理电路滤波、隔离和放大处理后转化为数据采集卡可识别的数据信号，再由数据采集卡通过A/D转换将信号传入计算机处理。

其中，所述的数据处理部分是由软件模拟硬件对采集到的数据进行分析处理，具体的处理方法是检查采集通道是否正常，如正常，将传感器的两路同频不同相信号读出，计数两信号频率，计算两信号相位差，得出被测电机转速、转矩，并到处其输出功率的参数，同时记录并保存。

其中，所述的结果显示部分是计算机显示器，其可将测试结果如被测电机的转速、转矩和功率的显示出来。

本发明的方案和装置是通过外部传感器来实现对被测直流电机转速信号的采集，使其在信号调理电路的识别范围内，完成调理后经数据采集卡送入到计算机中，整个数据的处理过程都是由计算机中的虚拟仪器软件编程来完成的，经过分析处理将得到的转速、转矩和输出功率数值在的友好人机界面计算机上显示出来，同时将其记录在相应的文档中。

本发明的优点在于：1、改善了现有技术中直流电机测试的实验条件，整个方案可重复性好，避免了人为误差；2、应用该方案的装置实现实验仪器的集成，使得实验及测试设备的综合成本明显下降，步骤明显减少；3、该方案和装置经过适当扩展，可以广泛应用到其它学科实验教学，并可实现网络的实验教学和科研，大大提高实验环境的实用效率。

附图说明

图1为本发明实施例中所涉及的一种基于虚拟仪器技术的电机实验系统方案的原理框图。

图2为本发明实施例中所涉及的一种基于虚拟仪器技术的电机实验装置的整体结构图。