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  前言：我国水资源总量丰富，但水资源的地域分布和时间分布不均衡，泵站在洪涝、干旱中起到排水与浇灌的作用，并在区域调水、水利发电中均发挥及其重要的作用。我国的机电排灌工程数量和规模上都接近，但由于种种缘由，在技术、工程质量、工程治理以及经济效益等指标上，还存在肯定差距。为转变当前各地机电排灌泵站效益低，能耗大的现状，必需进展节能技术改造，分析模型试验或泵站检测中得到的信息，对泵站运行特性进展测试，找出问题症结，实行有效措施进展改造，以便取得较高的经济效益。为在泵站系统检验中得到更丰富的信息，我们想到了设计此综合测试仪器。

  本文献综述主要是针对现在很常见的几种水利机械检测系统进展了了解和探究。现在主流水力机械测试仪器大多分布在测试水力机械的性能参数，比方： 泵效、扬程、流量、水泵功率等，针对水力机械压力脉动、振动等参数的测量是比较少的，没有现成的综合测试仪器。除此之外，大多设备都是基于单端输入的测量方式，这种测量方式简洁受到信号的接地，外部干扰信号的影响。本文献概要主要是针对现在很常见的几种水利机械检测系统进展了了解和探究。

  影响水利机械的运作状况的参数有很多种，其中以水泵测试为例，水泵性能检验测试是依据其测试仪表所得的大量数据进展计算和实时处理， 并将处理结果绘出曲线， 再推断是否符台国标标准的要求。水泵质量的测试依据不同的需求分为三种：出厂，型式和汽蚀测试，后两中测试是对开发的型水泵进展的严格的性能检验测试。本系统的工作地点是在水泵生产车间中，四周的环境干扰大，

  灰尘大， 环境恶劣。 所以在测试过程中，我们也需要测得很多种需要的参数， 包括流量，振动，压力脉动等等。而想要去的实施监测的数据，假设靠人工进 行数据的采集和处理，效率会格外低，半个月才能测出一台水泵的效率。除此 之外，人工测量会引入很多认为的不行避开的误差，更无法准确的做到采集数 据的同时性，这使得最终无法测得我们应该的结果。[1] 为了使水利机械测量变得更加高效和准确，以电子计算机为中心的检测系统应运而生。

  微机检测系统作为一种先进的检验测试手段因其显著的优越性在水泵行业中得到了愈来愈普遍的应用。Windows 操作系统和功能更强大的编程语言的消灭， 人们期盼水泵微机检测系统的操作界面应更加友好、使用应更加便利。因此， 消灭了承受目前最流行的 Window$操作系统和功能格外强大、使用格外便利的Visual Basic 6．0 对水泵微机检测系统进展开发和争论。[3]

  目前，水利测试已步入一个的台阶，根本做到了以计算机为核心进展 数据的整合和分析。现存的主要检测系统是基于各种测试平台上，其中，CAT 检测系统主要由泵和台位基架、出人口管路和自动调整阀、流量和压力测量段、测量仪器仪表和变送器、工控计算机(IpC)、配 A／D、D／A、I／O、SSR 和RS232 等接口卡和掌握电路等组成。[4] 另外，还有基于 ARM 的检测系统， ARM 芯片 83C44BOX 为测试和数据处理核心、能直接在 ARM 平台上完成水泵综合性能测试的嵌入式智能检测系统 TSPP—E，该系统自带键盘鼠标、液晶显示器、打印机等输入、输出器件，既可通过运行在 ARM 平台上的 Clinux 嵌入式操作系统及测控软件完成性能测试 T 作，也能够最终靠接口与 PC 机进展数据

  通信实现远程监控。系统构造简洁，界面友好，操作便利，造价低，测试精度高，具有非常好的推广应用前景。 [7] 而基于 LabVIEW 平台的检测系统，运用USB 总线技术，开发的水泵性能检测系统很好地解决了以上问题，数据实时性好，界面美观，可操作性强。[8][9] 而有作者将工业掌握领域中运用相对普遍的

  PLC 引进了水泵试验测试掌握系统，既充分的利用了 PLC 自身的优点(处理速度快、牢靠性高和抗干扰力量强等)，又利用了工控机良好的数据分析和处理力量。[10]

  检测系统的硬件局部，包括了测试系统的全部硬件构成，有传感器，采集卡，信号采集箱，采集电路以及其他相关测试硬件。对于硬件系统的开发，主要集中于数据采集方式和信号解决方法。通过转变数据的传输方式或者数据采集方式来提高测量精度或者是增加测量的简易性。也有一些检测系统是承受了全自动化的测试方案，简化了操作流程。

  STD 总线工业掌握机有着非常强的抗干扰性、牢靠性， 所以有的检测系统承受了 STD 总线] 系统要实现键盘输入数据功能，键盘和显示器是由显示器适配板(STD5774)与计算机相连，本系统还有一个外围设备绘图仪是通过打印机适配板(STD5225)与掌握机相连。系统各局部连接示意图如图 1

  图中能够正常的看到，又测试仪传来的信号，进入转换器后立即进入了总线系统， 又各局部进展同时处理和操作。同时由于计算机的引入，使得测量的实时性极 大的增加。此系统拥有非常良好的用户界面，操作简洁，收录信息量大，表格全面， 清楚，曲线绘钳精黄，并且工作牢靠，本钱低等优点。[1]

  依据 GB3216--1989 对离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵试验方法的规定， 将系统分为管道系统和计算机检测系统两大测试局部。[2] 闭式系统可平稳转变系统内气压来转变装置汽蚀余量，但闭式的管道是封闭的，与其规格不同的泵安装很难，而开式管道可依据不一样的规格的被试泵选不一样管径的管道，安装便利，批量试验效率高。系统测试时图示如图 2，

  李红连等在 2023 年开发出了水泵微机检测系统，该系统由 1PC610 工控机和 PCL 一 812P 多功能数据采集卡等组成。水泵流量的测量通过 LwGY 型涡轮番量传感器转换为频率为 20～3 000 Hz 的近似方波的脉冲信号传递给 SXP 一3113 型智能流量积算仪，然后经过流量积箅仪的处理并输出 4～20 mA 的直流电流信号．电流信号再经过电阻转换为电压信号输人 PCI．一 812PG 多功能数据采集卡，最终经过多功能数据采集卡的 A／D 转换成数字信号输^丁控机进展数据处理。水泵进口压力、出口压力的测量是通过 2 台 1 1 5IGP 型压力传感器

  转换成 4～20 mA 的直流电流信号，电流信号经过电阻转换为电压信号输入PCL-812PG 多功能数据采集卡，最终经过多功能数据采集卡的A／D 转换成数字信号输入 T 控机进展数据处理。水泵的轴功率和转速的测量是通过 ZJ 型转矩转速传感器转换成模拟电压信号输入 JW 1B 型微机扭矩仪．然后通过微机扭矩仪进展数据处理．以 ASCII 码形式串行出转矩、功率、转速信息 t 最终工控机通过 COMl 接口咀中断方式读取微机扭矩仪输出的数据。工控机将承受到的全部数据进展分析、运算、处理．自动生成表格和曲线在显示器上显示。假设用户想要打印表格和曲线，只要接人打印机，点击相应的按钮，就可以自动打印表格和曲线 水泵微机检测系统示意图

  传统的工程试验方法在测试精度与速度方面已难以满足现代水泵产品研制开发和技术改造的要求，实行全自动的计算机关心试验(CAT)方法已成为大势所趋。为保证系统拥有非常良好的有用性、牢靠性、稳定性和精度，变送器或仪器仪表选用包括流量、压力、功率、转速、噪声、振动及温度等带有标准输出信号或能与计算机接口的设备，测试数据通过各接口送人计算机进展计算与处理， 其余数据可承受键盘输人方式。全部变送器或一次仪表送出的信号，操作者可从计算机屏幕上看到各种数据和结果，同时通过二次显示仪表或特制的屏幕读取测试数据。[4] 如图 4

  系统依据要求调整工况，由计算机发出命令掌握自动调整阀．待工况稳定再进展数据采集，经必要的处理后保存，同时在计算机屏幕上显示。然后重复进展上述过程直至完成所规定的全部工况的测试工程。测试过程完成后，计算机运行数据处理程序，完成计算、曲线拟合、插值、打印报告和性能曲线并保存数据。计算机依据检测系统的要求及传感器输送的信号进展数据处理、显示测试数据和计算结果、打印测试报告、绘制性能曲线、图表等．依据要求保存数据。[4]

  在开式池回路试验的计算机关心测试中，对系统的设计与匹配就提出了更高的要求。我们在检测系统的设计研制中．有明确的目的性地实行了以下措施：(1)为了尽可能降低系统的掌握误差，在最大限度地考虑性能价格比的同时，选用了精度相比来说较高的自动调整阀。(2)为了使出口压力、流量掌握调整速度和幅度更趋于台理化，承受了分段的逐点靠近细分法。(3)计算机软件在掌握方法上承受了常规和智能相结台的算法，成功地解决了多工况、非线性的掌握问题，满足了 CA T 系统较高的测试精度和较快的测试速度。[4]

  经过对测试的信号采集过程进展处理，又有很多的检测系统被开发出来。这中间还包括了 SBKZ-Ⅱ型检测系统，基于 ARM 的检测系统和基于 LabVIEW 的检测系统等。均是对信号采集和信号处理的系统构造进展了调整，以提高稳定性和测量精度。

  SBKZ Ⅱ装置是将传感器传来的信号转换成标准信号传输到 PC 总线．计算机对被测信号进展分时采样，实现对水泵性能参数流量、水泵进出口压力、转矩和转速的自动化测量。测试人员通过键盘对自动阀门进展远程掌握，可便利地选择水泵测试工况点进展测试或者判定测试完毕。每一工况点各参量的测试数据准时显示在屏幕上。一旦测试人员认定测试完毕，打印机将按规定格式打印出全部测试数据；将各测试数据换算成标准转速后自动打印性能曲线。假设需鉴别制造和设计质量，计算机将按椭圆规章自动判别被试水泵是不是满足要求。

  本检测系统的传感器包括流量传感器、压力变送器、转矩转速传感器等。该检测系统的硬件配置并不简单，SBKZⅡ设置了 2 个 8031 单片机最小应用系统 0 一：一个用来测取涡轮番量变送器电脉冲频率；另一个用来测取转矩转速传感器输出的 2 路信号 u．和 u-的相差。2 个单片机系统主要使用的是 8031 芯

  片本身的资源，在此根底上仅配置了必要的地址锁存器、EPROM 及少数门电路。构造格外简洁。[5] 系统示意图见图 5

  基于 ARM 的检测系统具备嵌入式智能检测系统时，电参数的测量承受了沟通采样计算的方法，即在一个周期内快速对电流电压的瞬时值离散并采样，然后通过均方根算法进展处理，从而计算出沟通电压、电流、功率和功率冈数等电参数。[7]

  进、出口压力则直接承受压力变送器测量，被测压力通过压力变送器后被转换为标准的 4～2O mA 的直流电流信号。流量则可选用常见的流量计进展测

  量。转速的测量承受 GB3216／T 一 2023 推举的测速方法，即电机磁场分析法， 先获得异步电机的定子电流频率和转子电流频率交变的漏磁通，然后进展分析

  嵌入式水泵性能测试系统 TSPP E 的硬件主要由中心处理模块、电源模块、存储模块、显示模块、打印模块、外部通讯接口以及输入设备键盘、鼠标等几局部组成，系统示意图见图 6

  组建 DAQ 系统最常见的方法是在 PC 机 ISA 或 PCI 总线插槽上安装数据采集卡 ，带 USB 接口的 DAQ 供给了另一种解决方案，与计算机直接连接，即插即用，理论传输速率可达 480 Mbps，并且一个 USB 接口最高能支持 256 个通道，满足了高牢靠性检测系统的要求。系统选用阿尔泰 USB2089A 数据采集卡，供给了 USB 总线] 系统构造示意图见图 7

  在水泵性能测试需要测试泵的进出口压力，输入功率，转速，流量等参数。流量测量承受 IFM4080 系列电磁流量计，精度为0．3％ ，输出 4—20 mA 标

  准电流信号，经信号调理端子板 A1—1V16 上的采样电阻调理为标准电压信号。与一般的基于一台微机的检测系统相比，应用微机和单片机技术，承受上下位

  机模式构建的水泵综合特性检测系统，通过-G;!F! 串口通信技术完成试验数据的实时采集及分析处理，具有很多优势。[10] 首先，微机运算处理速度快，数据存储与处理快速牢靠，显示输出敏捷；其次，下位机设计成单片机形式，体积小、掌握简洁、接口便利、实时性好、抗干扰力量强。在传感器承受外界信号的同时，即可对信号进展转换、采集通信，再由上位机实现计算保存、显示输出，实时地反映试验过程中各参数信号的变化和特性，对提高试验精度有现实意义。 系统示意图如图 8

  检测系统的软件局部主要是依据硬件局部做相应的软件设计，效劳于采集和数据处理设备。在测试软件方面，检测系统软件以 VC 程序语言编写，承受

  面对对象的思想，测试系统软件包括了：初始参数输入、试验掌握及数据采集、性能测试数据处理及曲线生成、气蚀试验数据处理及曲线生成、测试结果分析 及结果输出。系统供给了测试报表和测试曲线的打印输出。用户在做完测试后 可查看全部的测试数据和曲线，同时能选择打印出数据报表和曲线，报表以EXCEL 形式输出，曲线直接由 VB 的 formprint 通过打印机输出。[2]

  软件局部的设置依据硬件不同有着不同的设置。在微机测试系统中，系统软件设置局部分为，原始参数设置局部，数据采集局部，数据处理局部，通过数学方法将最终得到的结果进展比照分析。[3]

  而由 SBKZ 一Ⅱ和计算机组成的水泵性能测试系统的软件承受菜单式程序构造，用 C 语言编程。[5] 测试系统的主菜单包括，如图 9：

  SBKZ 一Ⅱ型水泵测试掌握装置与计算机组成的水泵性能测试系统，其硬件配置比一般现行水泵测试系统简洁，能较好地完成水泵性能的自动化测量，测试精度能到达 GB3216—89B 级精度标准，具有较高的性能价格比。该测试系统软件承受菜单式程序构造，操作简便敏捷，具有较好的人机界面。整个测试过程能被测试人员有效掌握。[5]

  另外，有的争论人员研制出了 TSPP-E 的软件系统直接运行在嵌入式测试系统上，它包含经过简化并移植到 S3C44BOX 平台上的／~Clinux 嵌入式操作系统及水泵性能测试软件，能完成全部常规的性能测试工作。[7]

  需要指出的是在图形化方面，软件也取得了比较大的进展。其中的 Labview 是一种开发虚拟仪器的图形化软件，具有以下几大优点：(1)强大的数据采集，分析和储存功能、强大的 Intemet 功能，便利实现远程测控；(2)32bit 的编译器编译生成 32bit 的编译程序，保证用户数据采集、测试和测量方案的高速执行；(3)囊括了 DAQ、GPIB、PXI、VXI、RS 一 232／485 在内的各种仪器通信总线标准的全部功能函数，可以同时驱动不同总线标准的接口设备和仪器；(4)供给了大量与外部代码或软件进展连接的机制，如 DDE、ACTIVEX 等； (5)友好的人机交互界面，用户面对的是和实际的硬件仪器相像的操作面板。[9]

  labview 的数据处理和存储功能格外强大，程序可以自动生成曲线报表。曲线的拟合既可以再一次进行选择 Labview 自带的各种拟合模块来实现，也可以由试验者设定拟合规章来实现，格外便利。

  对于水泵测试过程掌握系统而言，其最大的特点是动作简单且频繁，又有较多的执行元件(如接触器)。在这种场合下使用继电器掌握规律，需要大量

  的中间继电器，而这些中间继电器在用 PLC 掌握的状况下，就可以对其内部的关心继电器进展编程后来取代。从物理介质来讲，前者是要用具体的电气元件来组合，而后者只是 PLC 的内部存放器，在 PLC 编程容量许可的范围内，无需额外的费用来实现简单的掌握规律。[10]

  测量掌握单元属于过程掌握级，直接与水泵电机及各类测量传感器、变频器、各种空气开关和中间继电器相连，来完成整个测试过程的掌握与监测。机组的测量掌握单元包括模拟量输入／输出、开关量输入／输出、键盘输入和声光报警等。

  在水泵测试掌握系统的软件设计过程中，总系统大概能分为 4 个模块， 即通讯模块、数据处理及过程掌握模块、监控模块、数据采集模块。[10] 整个

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