【投资日报】PE参与定增重燃神州租车或重启IPO
06-17
摘要：以非接触式电机测速方法为核心，设计了基于虚拟仪器和LabVIEW的感应电机测试系统。
系统实现了电机转速、三相电压、三相电流等多种信号的同步实时监测，并可实现采集信号的实时存储、动态回放和分析处理、图形打印。
通过实验测试证明了系统的功能和特点。
关键词：虚拟仪器；虚拟仪器；非接触式；速度测试；电机测试 0 简介 电机的应用领域极其广泛，因此电机的测试也显得尤为重要。
中小型电机的试验项目分为检验试验和外形试验两类。
传统的手动测试方法是通过电压表、电流表、功率表等各种测试仪器显示测量数据。
实验人员手动读取各个测试仪器的测试数据，记录下来，然后根据经验进行手动分析比较，看是否符合要求。
各项指标的要求，以确定其外部特性和最佳使用工况。
该方法测试点多，采集数据量大。
后处理和分析需要手动进行，复杂且耗时。
其检测结果的准确性也较差。
本文以非接触式电机测速方法为核心，开发了一种基于计算机技术与仪器技术相结合的虚拟仪器技术的电机测试系统。
系统完成了电机转速、三相电压、三相电流等多种信号的同步实时监测，并可实现实时存储、动态回放、分析处理、图形打印等功能。
获取的信号。
1 信号测试方案 1.1 基于虚拟仪器的非接触式电机测速 由异步电机的电磁关系可知，只要定子电流频率、转子电流频率和极数对数确定后，电机转速（单位：r/min）可由式（1）计算得出。
非接触式电机速度测量采用霍尔传感器。
将电机定子和转子感应到的漏磁通的变化转化为霍尔元件输出电压的变化，然后利用虚拟仪器强大的软件功能对采集的数据进行处理和分析。
额定转速下转子的电流频率约为0.75~3Hz，属于超低频范围。
霍尔元件的感应力很弱。
感应定子产生的电动势往往是感应转子电动势的两倍以上。
因此，硬件电路必须对信号进行有效的放大和滤波，以提高信噪比。
硬件调理电路如图1所示，经调试确定各元件阻值为：R1=20 kΩ、R2=kΩ、R3=kΩ、C1=C2=1 μF，运放为OP07。
虚拟仪器的软件数据处理方案为：首先对数据采集卡采集的数据进行低通滤波和高通滤波，得到转子和定子交变磁场的频率范围将分别得到。
此时，分别对转子和定子的交变磁场频率范围进行加窗处理，然后利用高通和低通数据，利用频率估计节点得到各自的频率值，并将电机速度根据公式（1）计算。
1.2电压测量 将电机定子端的三相电压从导线引入到电压互感器PT上，经过转换后转换成可由数据采集卡采集的输出信号通过各自的隔离变换和整形滤波电路。
电路如图2所示，二次负载基本为0，测得的输入电压Vin通过限流电阻R4限流，产生的0~2mA电流通过电压互感器感应到同一个电压上。
0~2毫安。
通过运算放大器OP07调节反馈电阻R5的阻值，以获得输出端所需的值。
所需的电压输出。
电容C为CBB电容，D1、D2二极管为1N，起保护作用。
C0为抗干扰电容，取C0_=1 pF；限流电阻R4取49.kΩ；反馈电阻R5=2.5kΩ。
1.3电流测量 将电机定子端的三相电流从导线引入电压互感器CT，通过后转换成数据采集卡可以采集的输出信号通过各自的隔离变换和整形滤波电路。
电路如图3所示，直接在电流互感器HCT输出端并联电阻R6，可以获得峰值不大于4V的输出电压。
这里选择次级负载R6=Ω。
2 系统结构 系统由相应的传感器、信号调理电路、信号调理机箱（SCXI）、数据采集卡（PXI-E）和PXI主控机（PXI）等组成，框图如图所示如图4所示。
该系统采用NI的四槽SCXI信号调理机箱和PXI-E多功能PXI总线数据采集卡。
SCXI 机箱为 SCXI 模块提供电源，并负责 SCXI 系统和 DAQ 设备之间的信号连接。
SCXI-信号调理模块，32通道复用，差分放大器，信号范围为±10V电压信号，4~20mA电流信号。
PXI-E 数据采集卡提供 8 个差分或 ??16 个单端模拟输入、2 个模拟输出、12 位分辨率、采样率 KSPS 以及 ±0.05 至 ±10 V 范围。
3 系统软件实现 系统采用NI公司的虚拟仪器图形化软件开发平台LabVIEW。
根据系统需求，软件完成的主要功能包括系统信息部分、监控平台部分和数据处理部分，如图5所示。
系统信息部分包括测试时间、测试人员姓名、测试名称、测试地点等信息；监控平台包括电机转速、三相电压、三相电流的初始采集采样波形以及虚拟仪器软件分析处理后的恢复波形；数据处理部分包括数据存储、存储数据读取等功能、FFT 分析和选择性打印。
软件采用模块化设计方法，将程序分为以下功能模块：数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、历史查询模块和数据打印模块等。
3.1 数据采集与处理模块 数据采集模块使用Input Express VI>DAQ Assistant节点，可以通过属性设置对话框逐项配置。
将采集到的原始信号单独显示，单独处理，得到需要的信号波形，最后单独显示。
DAQ Assistant节点实现多通道采集任务，因此该节点的输出DDT也是多个信号的组合。
此时，使用Split Signals Express VI将各个信号分开，实现各个信号的独立操作（显示和处理）。
霍尔传感器采集到的电机定子、转子漏磁信号的采集和处理，首先对霍尔传感器采集到的电机定子、转子漏磁信号分别进行低通滤波和高通滤波（滤波器设计也使用Express VI，下面会做简单介绍），然后使用Signal Analysis Express VI）Tone节点计算两个滤波信号的频率，得到定子频率和转子频率并分别显示。
此时，可通过式（1）计算出电机的转速值。
除了数值显示外，还提供波形显示，可以轻松观察速度值的整体趋势。
滤波器使用信号分析 Express VI>Filter Express VI 节点。
可配置的参数包括滤波器类型、滤波器类型、截止频率、阶数、波形显示观察模式等。
完成参数配置后，可以直接在对话框中进行调试。
3.2 数据存储、查询和打印 数据存储和查询功能主要由Write LabVIEWMeasurement File Express VI节点和Read LabVIEWMeasurement File Express VI节点实现。
选项包括存储文件名、存储路径、是否提示另存为同一个文件、文件存在时如何选择以及文件描述信息。
数据打印模块用于选择性打印查询的历史数据。
该模块主要由选择结构组成。
图 6 显示了该模块的部分后面板框图。
使用的主要节点有：Report Generation>New Report VI、AppendControl Image to Report VI、Set Report Header Text VI、SetReport Footer Text VI、Dispose Report VI。
该模块设计的可打印数据包括转速波形、三相电压波形及其FFT分析波形、三相电流波形及其FFT分析波形。
打印时，您可以根据需要在前面板上选择任意一组或多组数据。
同时，打印的内容还包括论文的页眉和页脚信息，即测试系统名称、测试人员姓名和测试时间。
3.3 创建应用程序 使用LabVIEW的Application Build工具包将程序转换为可执行文件（后缀为.exe），这样程序就可以在LabVIEW环境之外运行，可以像程序一样运行普通应用程序。
在操作系统中。
4 结论 多台异步电机的测试表明，测试系统运行稳定可靠，各参数测量精度较高，符合系统的实际要求，能够很好地完成测试分析处理。
同时，基于虚拟仪器的系统使用灵活方便，功能丰富，具有良好的可扩展性。
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