首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 工程综合论文 > 矿业工程论文 > 基于LabVIEW的矿用速度传感器测试系统

基于LabVIEW的矿用速度传感器测试系统

2021-01-05 160 上传者：管理员

摘要：提出了一种基于LabVIEW的矿用速度传感器测试系统，介绍了该系统的主要功能以及结构、硬件和软件的设计。系统能模拟带式输送机的不同状态来驱动矿用速度传感器转动，同时采集传感器的信号，实时显示测试过程中的参数。系统将采集到的信号进行处理，保存到数据库中，最后输出诊断结果并生成报表。系统可在自动模式下自动完成对传感器的测试并生成诊断结果。

关键词：
LabVIEW
报表生成
故障诊断
自动测试
速度传感器
加入收藏

矿用速度传感器用来检测井下带式输送机的速度。传感器将带式输送机的速度信号上传到上位机，上位机检测到带式输送机出现打滑、超速等故障时，发出预警。

矿用速度传感器在使用中会出现故障，需要定期对速度传感器进行检测、故障诊断，保证煤矿生产的安全。根据相关标准，矿用速度传感器的性能测试包括基本误差、线性度误差、回程误差和重复性误差。

本文在已有标准的基础上进行改进，为了诊断结果更精确、操作更便捷，提出了一种基于LabVIEW的矿用速度传感器测试系统，实现了对速度传感器的驱动与控制、信号的采集与误差分析、自动化测试和数据存储等功能。

1、矿用速度传感器测试系统的工作原理

矿用速度传感器测试系统拓扑图如图1所示，上位机控制速度发生装置驱动速度传感器，装置上装有激光转速传感器来检测矿用速度传感器的真实转速，上位机对矿用速度传感器的真实转速与输出转速进行处理，判断矿用速度传感器是否发生故障。测试结果被保存到数据库中。

图1矿用速度传感器测试系统拓扑图

测试时，在速度传感器的整个量程范围内采集测试点参数，传感器的量程为Ve。每个测试点参数包括传感器的实际转速和输出转速。测试点采集参数如表1所示。

表1传感器测试点采集参数表

矿用速度传感器误差的计算：

(1）基本误差

式中Ni———测试点上传感器输出信号值；

Nn———测试点上的实际速度；

NN———被测速度传感器相应量程的信号输出值。

(2）线性度误差

式中———测试点上3次上、下行程传感器实际输出信号的算术平均值。

(3）重复性误差

式中N1———同一测试点上3次上行程传感器实际输出信号的算术平均值；

N2———同一测试点上3次下行程传感器实际输出信号的算术平均值。

系统主要对矿用速度传感器的这3个参数进行分析，判断传感器是否发生故障。

2、基于LabVIEW的矿用速度传感器测试系统设计

基于LabVIEW的矿用速度传感器测试系统分为机械部分、硬件部分和软件部分。

2.1系统的机械部分设计

系统的机械部分为速度发生装置，如图2所示。机械部分的动力源为无刷直流电机，上位机控制、驱动无刷直流电机转动从而带动矿用速度传感器转动。

图2速度发生装置结构示意图

2.2系统的硬件设计

系统的硬件部分包括光电转速传感器、矿用速度传感器、频率转电压模块、数据采集卡、电脑和打印机等。

矿用速度传感器输出频率信号，其信号线连接数据采集卡的CNT计数器端。光电转速传感器用来检测矿用速度传感器的实际转速，输出频率信号；无刷直流电机内部有霍尔元件，将其转速转化为脉冲信号输出。

系统选用USB总线的数据采集卡，因采集卡仅有1个计数器端，因此选用频率转电压模块将电机的转速脉冲和光电转速传感器的脉冲转化为电压信号接入数据采集卡的AI模拟量输入端。数据采集卡将采集的信号A/D转换后送入上位机。系统硬件原理如图3所示。

图3系统硬件原理图

2.3系统的软件设计

系统的上位机软件采用LabVIEW软件平台设计，系统软件主要包括用户登录页面、测试系统主页面、参数设置页面和数据库页面。打开测试系统时，首先进入登录页面，验证身份后，进入测试系统主页面。在测试系统主页面实现参数设置页面和数据库页面的切换。系统软件基本架构如图4所示。

图4系统软件基本架构

(1）用户登录系统

打开测试系统后，会进入用户登录系统，用户正确输入用户名和密码后才可以成功登录，登录成功后，可以选择进入系统、权限管理和退出系统，如图5所示。

图5用户登录系统页面

权限管理中包括添加和修改用户名和密码，还包括用户权限设置。

(2）测试系统参数设置页面

登录成功后，首先对系统进行参数设置，如图6所示，参数设置中包括矿用速度传感器参数标定、光电转速传感器参数标定和电机参数标定。

图6参数设置页面

通过参数设置，系统能对不同种类的速度传感器进行标定、测试，增强了系统的通用性。

(3）测试系统主页面

登录成功后，进入系统主页面，如图7所示。主页面是操作人员平时应用最多的页面，既包括速度显示、提示控件、系统参数显示、测试结果和模式选择等部分，又包括参数设置、数据库和打印报表等页面的转换按钮。

图7测试系统主页面

速度显示波形图标实时显示矿用速度传感器的输出转速和实际转速，通过波形图标可以明显看出二者的关系。

系统参数框显示系统的参数，如电机转速；测试结果框显示测试结束后矿用速度传感器各项误差测试结果，如果参数都在标准范围内，则传感器测试合格，测试合格灯亮。

系统的控制模式包括自动模式和手动模式。选择自动模式时，程序自动控制矿用速度传感器的速度从0平稳上升到最大速度，再由最大速度降到0，反复3次；同时，程序对信号的实验数据进行采样，对采集到的信号进行处理，判断矿用速度传感器是否合格，最后自动输出测试结果。手动模式则用控制旋钮来手动控制传感器的速度。

系统自动控制矿用速度传感器旋转，同时采集速度传感器的参数，然后将数据进行处理，得到矿用速度传感器的基本误差、线性度误差、回程误差和重复性误差等参数，判断传感器性能是否合格。

(4）数据库

测试系统通过LabVIEW自带的Database包来实现与MicrosoftOfficeAccess的连接，实现了对测试数据的保存与查询，数据库查询页面如图8所示。

图8测试系统数据库查询页面

双击某行数据，就会显示某次测量的具体参数和测量结果。

(5）报表生成

测试结束后，点击打印报表按钮，就会生成报表，如图9所示，报表中包括本次测试的参数和结果。

图9系统打印的报表

3、结语

基于LabVIEW的矿用速度传感器测试系统集状态实时监测、自动化测试和故障诊断为一体，系统结构简单可靠，成本较低。系统在已有标准的基础上进行改进，选择更多的测点，更加全面地评估传感器的性能；采用光电转速传感器测试速度传感器的真实转速，减小了测试的误差，测试结果更加精准；系统结合数据库和报表功能，实现了传感器测试数据的实时存储和历史记录查询，报表功能让现场人员更加简便、直观地得到测试结果。

参考文献：

[1]韩万东,尹楠,张晶.带式输送机智能速度检测装置应用研究[J].煤矿机械,2015,36(7):232-234.

[2]濮良贵,纪名刚.机械设计[M].8版.北京:高等教育出版社,2006.

[3]林强.基于LabJackU12实现电气集成柜测试表的自动记录[J].化学工程与装备,2011(11):111-113.

黄保胜,蔡晓炜,杨朋霖,苗志宝,马驰.基于LabVIEW的矿用速度传感器测试系统[J].煤矿机械,2021,42(01):174-176.