比例閥虛擬測試系統(tǒng)

在液壓元件試驗技術中，比例閥的試驗難度較大。它的工況變化連續(xù)，試驗結果也是連續(xù)的，一般通過特性曲線來反映試驗結果。常規(guī)的比例閥測試過程為：用信號發(fā)生器根據(jù)試驗要求產生斜波、三角波等控制信號將其接人比例閥，比例閥發(fā)生工況移動。受控的壓力、流量等工況參量通過相應傳感器記錄到X-Y記錄儀上。這樣就可以得到受控參量（壓力、流量等）與控制信號（電流等）之間的反映比例閥性能的特性曲線。

隨著計算機技術的發(fā)展，比例閥計算機輔助測試系統(tǒng)開始出現(xiàn)，采用“微機+AD/DA采集卡”及相應傳感、變換電路組成信號發(fā)生和采集的硬件系統(tǒng)，結合編制的專用軟件組成比例閥測試系統(tǒng)，以替代信號發(fā)生器和X-Y記錄儀。

1．系統(tǒng)設計

測試系統(tǒng)要實現(xiàn)包括壓力閥、流量閥和方向閥等3類比例閥的壓力偏移和壓力振擺、穩(wěn)態(tài)壓力控制特性、穩(wěn)態(tài)負載（等壓力）特性、穩(wěn)態(tài)流量特性、輸入/輸出特性、動態(tài)過程檢測等6項特性的測試。測試系統(tǒng)設計包括硬件和軟件設計兩部分。整個系統(tǒng)以Windows為系統(tǒng)平臺，LabWindows/CVI為開發(fā)工具，以PCL-818L數(shù)據(jù)采集卡作為轉換元件，利用計算機強大的數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲和打印功能，將試驗數(shù)據(jù)以曲線形式顯示出來，以文件形式進行存儲，并可進行打印。測試系統(tǒng)框圖如圖33所示。

虛擬測試儀器是以PC計算機為儀器統(tǒng)一硬件平臺，將測試儀器的功能、面板及控件均以相應的軟件實現(xiàn)，并以文字形式存儲于PC機的軟件庫中，同時在計算機總線槽內配以對應的、可實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的模塊化硬件接口卡。虛擬測試儀器的功能是：使庫內儀器測試功能軟件、控件軟件、輸出軟件等與接口卡輸入計算機內的數(shù)據(jù)，在計算機系統(tǒng)管理的統(tǒng)一指揮和協(xié)調下運行。

硬件設計由于采用集成的數(shù)據(jù)采集卡PCL-818L而變得非常簡單，而且性能穩(wěn)定，可靠性好。PCL-818L是一種高效、多功能數(shù)據(jù)采集卡，適用于工控機，它能進行12位A/D、D/A轉換，16位數(shù)字輸入、輸出及16位定時/計數(shù)，其中A/D轉換頻率可達40kHz，足夠滿足一般物理量的測量要求。

2．軟件設計

系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺，選用美國國家儀器公司利用虛擬儀器技術開發(fā)的32位面向計算機測控領域虛擬儀器的軟件開發(fā)平臺——虛擬儀器編程語言LabWindows/CYI (Cfor Virtual Instruments)，它可以在多操作系統(tǒng)（如WindowsNT/2000，Mac OS和UNIX等）下運行。它以ANSIC為核心，將功能強大、使用靈活的C語言平臺與用于數(shù)據(jù)采集、分析和表達昀測控專業(yè)工具有機結合起來。它的集成化開發(fā)平臺、交互式編程方法、豐富的功能面板和庫函數(shù)大大增強了C語言的功能，為熟悉C語言的開發(fā)人員建立檢測系統(tǒng)、自動測量環(huán)境、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、過程監(jiān)控系統(tǒng)等提供了一個理想的軟件開發(fā)環(huán)境。

比例閥虛擬測試系統(tǒng)采用LabWindows/CVI5.5版本進行程序設計。由于LabWindows/CVI的編程技術主要采用事件驅動方式與回調函數(shù)方式，編程方法簡單易學。運用LabWindows/CVI進行系統(tǒng)軟件設計時，以工程文件為主體框架，它包含了C源代碼文件(*.c)、頭文件(*.h)、用戶界面文件(*.uir等3個部分。

全部軟件調試好后，可將工程文件生成應用文件(*.exe)。LabWindows/CVI將源代碼編輯、32位ANSIC編譯、鏈接、調試以及標準ANSIC庫等集成在一個交互式開發(fā)環(huán)境中，可以快速方便地編寫、調試和修改應用程序，形成可執(zhí)行文件。同時所設計的虛擬儀器可脫離開發(fā)環(huán)境，用戶最終看見的是和實際硬件儀器相似的操作面板。

3．數(shù)據(jù)采集卡驅動

虛擬儀器的硬件平臺由計算機和I/O接口設備兩部分組成。I/O接口設備主要執(zhí)行信號輸入采集、放大、數(shù)轉換的任務。對于單個系統(tǒng)，Lab Windows/CVI所涉及的I/O接口設備是數(shù)據(jù)采集卡，通過它獲取的數(shù)據(jù)通常應用于測量系統(tǒng)中，實現(xiàn)儀器間的數(shù)據(jù)獲取。對I/O接口設備的驅動是虛擬儀器實現(xiàn)對真實物理信號采集的基礎。在實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和交換后，由軟件進行數(shù)據(jù)的分析處理，進而實現(xiàn)某種測量功能，求取測量結果。因此，I/O接口設備驅動是虛擬儀器系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。

采用數(shù)據(jù)采集卡是虛擬儀器中常用獲取數(shù)據(jù)的方法。數(shù)據(jù)采集卡為I/O接口設備，對I/O接口設備的驅動是通過相應庫函數(shù)實現(xiàn)的。實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的軟件驅動I/O接口數(shù)據(jù)采集卡有兩種情況：①對于NI公司生產的數(shù)據(jù)采集卡，可利用LabWindows/CVI自帶的驅動函數(shù)驅動，只需要正確設置輸入?yún)?shù)，就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的任務，而不需編寫代碼程序；②對于非NI公司生產的數(shù)據(jù)采集卡，可利用編程直接驅動的方法來實現(xiàn)采集卡的軟件驅動。

系統(tǒng)使用的是數(shù)據(jù)采集卡PCL-818L卡，不是NI公司的產品。PCL-818L卡采用標準ISA接口，直接插在計算機主板的擴展ISA插槽即可，通過DIP開關可以設定卡的I/0地址，占用計算機的空閑I/0段即可，一般設為0×300，并將其設為基地址，其他控制或數(shù)據(jù)地址全在該地址上加上固定的偏移量即可。

基于LahWindows/CYI平臺開發(fā)的比例閥虛擬測試系統(tǒng)，在實際應用中具有性能穩(wěn)定、可靠、測試效率高及儀器裝卸方便、快捷等優(yōu)點。