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電起爆延時(shí)時(shí)間測試系統(tǒng)——LabVIEW程序設(shè)計(jì)
前言：
傳統(tǒng)的電起爆延時(shí)時(shí)間的檢測采用專用的測試儀器配合上位機(jī)的硬件配置方式，基本能夠滿足采樣速度快的生產(chǎn)測試要求，但存在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)空間小、測試顯示不同步、維護(hù)擴(kuò)容及軟件升級(jí)困難等缺陷。如今，計(jì)算機(jī)硬件、軟件及測試技術(shù)飛速發(fā)展，集成化、模塊化設(shè)計(jì)思想已經(jīng)滲透到各個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域。因此，有必要更新設(shè)計(jì)原有落后的系統(tǒng)，使之適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)測試和技術(shù)發(fā)展的需要，從而限度地提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用工業(yè)級(jí)主機(jī)機(jī)箱結(jié)構(gòu)，集成以太網(wǎng)總線高速數(shù)據(jù)采集設(shè)備，層疊式結(jié)構(gòu)，可擴(kuò)展通道數(shù)等硬件配置。采用LabVIEW軟件開發(fā)語言及Windows運(yùn)行環(huán)境設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)軟件，數(shù)據(jù)采集速度、存儲(chǔ)空間得到提升，數(shù)據(jù)采集設(shè)備維護(hù)及更換時(shí)間在2min以內(nèi)，系統(tǒng)軟件可以適應(yīng)各種操作系統(tǒng)的要求且升級(jí)方便。系統(tǒng)適應(yīng)于各系列、段別的電起爆延時(shí)時(shí)間的檢測。一、配置及功能
硬件配置包括：研華工業(yè)級(jí)主機(jī)、雙核2.5GHz CPU、2G內(nèi)存、500G硬盤、工業(yè)級(jí)機(jī)箱IPC610。高速數(shù)據(jù)采集設(shè)備EM9008B-18（18通道數(shù)據(jù)采集接口、BNC接口插拔式設(shè)計(jì)、16位A/D、同步100KHz采樣頻率）。各傳感器信號(hào)接入機(jī)箱背部航空插口，每機(jī)箱可擴(kuò)展至36路接口。
硬件功能包括：引爆啟動(dòng)信號(hào)輸入采集、多通道爆炸信號(hào)輸入采集等。
軟件配置包括：WinXP或Win7、8/office2007；labview2011；EM9008B-18驅(qū)動(dòng)程序。
軟件測試及數(shù)據(jù)分析功能包括：自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、處理、保存、顯示測量數(shù)據(jù)；根據(jù)GB-T 6378.1-2008 計(jì)量抽樣檢驗(yàn)程序和《工業(yè)電》相應(yīng)規(guī)定作出合格判斷，根據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)圖（接受曲線圖）及多種信息分析；測試結(jié)果可以自動(dòng)生成并保存在EXCEL格式表，數(shù)據(jù)表可按常用索引進(jìn)行查詢檢索（如：日期、批號(hào)）。
二、技術(shù)參數(shù)
1.測試范圍和精度
測試范圍：根據(jù)檢測需要任意時(shí)間(s,ms)；
精度單位：±1us ~ ±1ms可調(diào)；
2.輸入信號(hào)要求
為保證系統(tǒng)精度，使用專用壓電或光電傳感器及放大器，對(duì)其信號(hào)要求為：
脈沖極性：正脈沖，上升沿有效；
脈沖幅度：2.0V ~ 5.0V；
脈沖寬度：大于100us；
3.起爆電源
本系統(tǒng)不配置起爆電源，使用用戶已有的串聯(lián)起爆電源，并在網(wǎng)絡(luò)中接入“啟動(dòng)信號(hào)適配器”，由適配器送出啟動(dòng)信號(hào)給本系統(tǒng)。
三、系統(tǒng)原理
系統(tǒng)原理如圖1所示。爆炸端各傳感器、放大器及系統(tǒng)各電源接好后，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)軟件，進(jìn)入數(shù)據(jù)采集操作界面，檢查各個(gè)測量參數(shù)符合技術(shù)要求后，串聯(lián)起爆操作開始，實(shí)行啟爆。此時(shí)，啟爆信號(hào)出現(xiàn)并送到測試系統(tǒng)通道0，采集系統(tǒng)開始從“0”秒計(jì)時(shí)，各個(gè)采集通道開始數(shù)據(jù)采集。當(dāng)發(fā)生爆炸，光電傳感器給出一個(gè)爆炸信號(hào)送到采集系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的采集通道，該通道由測試軟件設(shè)置爆炸信號(hào)門限，比如脈沖門限為3V，信號(hào)大于3V時(shí)，表明爆炸已經(jīng)完成。該信號(hào)采集后，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算與通道0采集的啟爆信號(hào)相差的時(shí)間，并將此時(shí)間差保存到系統(tǒng)中。全部爆炸數(shù)據(jù)采集完成后，系統(tǒng)停止并將數(shù)據(jù)寫入到硬盤相應(yīng)文件中。
四、應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)
這里著重說明一下數(shù)據(jù)采集界面。單擊“采集”按鈕，系統(tǒng)開始數(shù)據(jù)采集。其中，通道0采集的是起爆信號(hào)，起爆信號(hào)出現(xiàn)后，其他各通道采集的信號(hào)以起爆信號(hào)為起始時(shí)間，分別采集到的信號(hào)為起爆信號(hào)發(fā)生后延時(shí)爆炸的相對(duì)時(shí)間值。即：Tc = Tn - To ，其中：Tc為某一通道的延時(shí)爆炸時(shí)間值，Tn為某一通道的采集時(shí)間值，To為通道0的采集時(shí)間值，單位為um。采樣門限可以預(yù)先在軟件中設(shè)定，比如設(shè)定為2V等。采集分析如下圖所示：
本系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)是對(duì)最小100us脈寬的信號(hào)進(jìn)行采集，參數(shù)設(shè)置時(shí)采樣率選擇100KHz，觸發(fā)方式選擇外觸發(fā)，上升沿有效，觸發(fā)門限選擇3V，循環(huán)采樣模式，36通道同步采樣。
LabVIEW提供了數(shù)據(jù)緩存交換編程模式，自動(dòng)將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換輸出。在某通道打開后，采集幅值由“觸發(fā)與門限”快速VI識(shí)別并由“統(tǒng)計(jì)”快速VI計(jì)算輸出。得到門限數(shù)據(jù)后，把時(shí)間和采集幅值保存在臨時(shí)變量中進(jìn)行后續(xù)處理。
幅值觸發(fā)閾值設(shè)定為上升沿，起始電平為3V，采樣數(shù)為1，輸出采樣數(shù)為1，即程序只采集個(gè)滿足條件的幅值數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)向下輸出。
六、結(jié)論
EM9118B系列數(shù)據(jù)采集設(shè)備，支持以太網(wǎng)接口和USB接口，它是高速并行、高精度數(shù)據(jù)采集設(shè)備，帶有模擬輸入、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、計(jì)數(shù)、測頻、離線采集等功能。本產(chǎn)品可以測量工業(yè)現(xiàn)場的電壓、電流、頻率、基于橋路的傳感器、扭矩、IEPE 等信號(hào)。A/D分辨率：16位，雙端18CH，獨(dú)立并行采集。轉(zhuǎn)換速率：450KHz/CH，64MB緩沖區(qū)。輸入范圍：±5V、±10V、0~20mA（定制），支持外時(shí)鐘，外觸發(fā)；同時(shí)支持開關(guān)量輸入: 4CH；開關(guān)量輸出：2CH；計(jì)數(shù)器輸入：4路可測頻；編碼器輸入：2路；PWM輸出：2路可設(shè)定步數(shù)用于控制步進(jìn)電機(jī)；ICP: 4路(可選)加速度。為了保證定時(shí)采集的精確性，本設(shè)備使用FPGA作為采集控制單元，它內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了本設(shè)備的所有數(shù)字邏輯，并且提供了AD轉(zhuǎn)換所需要的組合邏輯。
