前言

　　虛擬儀器技術是測試技術和計算機技術相結合的產(chǎn)物，是兩門學科最新技術的結晶，融合了測試理論、儀器原理和技術、計算機接口技術、高速總線技術以及圖形軟件編程技術于一體。

　　虛擬儀器是由計算機硬件資源和用于數(shù)字分析與處理、過程通訊以及圖形界面的軟件組成的測控系統(tǒng)，它把儀器生產(chǎn)廠家定義儀器功能的方式轉變?yōu)橛捎脩糇约憾x儀器功能，也就是說傳統(tǒng)測試中使用廠家生產(chǎn)的儀器，儀器的性能及功能在出廠時已被廠家定義，用戶只能根據(jù)自己的要求和需要選擇和使用;而虛擬儀器是在一定的硬件基礎上，用戶可根據(jù)測試的需求，編寫軟件定義自己的儀器功能。同樣的硬件配置可開發(fā)出不同的儀器，例如在儀器面板上顯示采集信號在時域的波形，那么該儀器為虛擬示波器;如果在程序中對采集信號進行FFT變換，那么該儀器就是虛擬頻譜分析儀。筆者則用LabWindows/CVI來開發(fā)虛擬經(jīng)紗張力測試儀，用來測試織機在工作時經(jīng)紗張力的變化情況。

　　1經(jīng)紗張力傳感器

　　織機在織造過程中，經(jīng)紗動態(tài)張力對織造的，順利進行有著很大的影響，張力過大，易引起斷頭，影響織造效率;張力不足易造成梭口不清，形成三跳疵點，使布面及紋路不夠清晰。當經(jīng)紗穿過軸時，經(jīng)紗對兩側傳力桿有壓力，通過傳力桿將壓力傳給彈性梁，使之產(chǎn)生應變，利用應變片將其應變轉化為電阻的變化，然后再通過轉化電路將電阻的變化轉化為電壓的變化，測量出電壓值，根據(jù)傳感器的標定就可求出相應的經(jīng)紗張力。

　　2虛擬經(jīng)紗張力測試儀系統(tǒng)

　　2.1系統(tǒng)結構

　　虛擬經(jīng)紗張力測試儀的測試系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、接口總線、硬件驅動程序和開發(fā)的測試軟件構成，數(shù)據(jù)采集卡采用6024E，LabWindows/CVI平臺開發(fā)測試軟件，在Windows98操作系統(tǒng)下運行。

　　2. 2信號采集

　　由于要測出經(jīng)紗張力與主軸轉角的關系，所以用了3個傳感器。傳感器1是經(jīng)紗張力傳感器，把經(jīng)紗張力物理信號轉化為電信號;傳感器2是光電脈沖傳感器，用來測量主軸轉角;傳感器3是霍爾傳感器，將霍爾電壓作為測量觸發(fā)信號。各個傳感器輸出的信號都要經(jīng)過一個信號調理電路對信號進行處理(如濾波、放大等)，從混合信號中取出待測的有用信號，送人數(shù)據(jù)采集卡，并要適合數(shù)據(jù)采集卡的電壓范圍，通過總線結構送進計算機進行處理。

　　數(shù)據(jù)采集借助軟件來控制整個DAQ系統(tǒng)，包括采集原始數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)等，調理后的信號經(jīng)多路開關在軟件設定采樣率的控制下，巡回采集并放大，再經(jīng)采樣與保持及A/D轉換器單元被量化成數(shù)字信號，成為計算機可以處理的信號，由虛擬儀器軟件對測試信號進行計算、分析、顯示，并儲存結果。

　　3虛擬經(jīng)紗張力測試儀的設計

　　3.1經(jīng)紗張力測試儀的面板結構

　　虛擬經(jīng)紗張力測試儀的面板右邊的七個文本框輸入內容，是用戶根據(jù)實際測量的需求以及與采集卡的連接通道在開始測試前設定的。測量時，打開測試儀器開關，儀器就可以工作;按下采集數(shù)據(jù)，稍等幾秒，面板上就會顯示出經(jīng)紗張力的波形圖。保存數(shù)據(jù)就是對測量的原始數(shù)據(jù)、信號處理后的數(shù)據(jù)以及需要提供給用戶的數(shù)據(jù)存取;讀數(shù)據(jù)是讀取事先已經(jīng)測量的數(shù)據(jù)，然后在儀器面板上繪出曲線，這有利于事后分析;關閉儀器則退出測試狀態(tài)。

　　3.2虛擬經(jīng)紗張力測試儀的軟件

　　面板上的數(shù)據(jù)采集、關閉儀器、保存數(shù)據(jù)等命令按鈕通過回調函數(shù)來實現(xiàn)各自的功能，整個源代碼中數(shù)據(jù)采集的回調函數(shù)caiji是程序的關鍵。

　　4虛擬經(jīng)紗張力測試儀的應用

　　用所設計的虛擬經(jīng)紗張力測試儀系統(tǒng)對YC—425型噴氣織機測試，織機主軸每轉一轉，經(jīng)紗張力周期變化一次，在0°附近，經(jīng)紗張力最大，有利于打緯，最小張力出現(xiàn)在280°附近。在理論上來講，下一個最大值出現(xiàn)在開口滿開的位置，且一般只有兩個峰值，在曲線上除了打緯點外，還有兩個峰值，這說明在后梁裝有張力緩解機構。最小張力也就是經(jīng)紗的上機張力曲線的重復性不很好，說明織機工作狀況不夠穩(wěn)定。

　　5結束語

　　虛擬儀器是今后儀器儀表、測試控制研究與發(fā)展的方向，用NI公司的LabWindows/CVI作為軟件開發(fā)平臺，比常用的面向對象軟件編程難度大大降低，使得軟件開發(fā)效率高，界面友好，功能強大，且擴展性好，對采集到的數(shù)據(jù)可用于高級分析庫進行信號處理，也可以為了使所得測試曲線符合實際情況，進行擬合處理?？傊摂M儀器有強大的功能，它強調“軟件就是儀器”，用軟件代替硬件，易開發(fā)、易調試，可有效節(jié)約資金。