利用labview為風(fēng)機(jī)系統(tǒng)控制軟件測(cè)試開發(fā)硬件在環(huán)仿真器
概述：使用NI TestStand、LabVIEW實(shí)時(shí)模塊、LabVIEW FPGA模塊和NI PXI平臺(tái)創(chuàng)建用于西門子風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的嵌入式控制軟件發(fā)布的硬件在環(huán)（HIL）測(cè)試系統(tǒng)。
由于我們的軟件定期發(fā)布控制器的軟件新版本，我們需要測(cè)試軟件，驗(yàn)證這些軟件將會(huì)在風(fēng)力站的環(huán)境下可靠執(zhí)行。在每個(gè)軟件發(fā)布時(shí)，我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)使用軟件之前，需要先在工廠接受性能測(cè)試。這個(gè)全新的測(cè)試系統(tǒng)讓我們能夠自動(dòng)化這個(gè)流程。
從過去系統(tǒng)中學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)
我們之前的測(cè)試系統(tǒng)是在10年前開發(fā)的，它基于另一個(gè)軟件環(huán)境和PCI數(shù)據(jù)采集板卡。測(cè)試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和性能無法滿足我們對(duì)全新的測(cè)試時(shí)間和擴(kuò)展性的需求。維護(hù)也十分困難，并且不能自動(dòng)化完成有效的測(cè)試。它還缺乏對(duì)測(cè)試結(jié)果自動(dòng)生成文檔和測(cè)試的可跟蹤性，不提供所需的遠(yuǎn)程控制功能。此外，過去的HIL測(cè)試環(huán)境不支持多核處理，因此我們無法利用新多核處理器的計(jì)算能力。
未來系統(tǒng)的決定
在評(píng)價(jià)可用的技術(shù)之后，我們選擇了LabVIEW軟件和基于PXI的實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）硬件，開發(fā)我們?nèi)碌臏y(cè)試解決方案。我們相信這個(gè)技術(shù)會(huì)帶來靈活性和可擴(kuò)展性，滿足我們未來的技術(shù)需求。同時(shí)，我們從NI提供的服務(wù)與產(chǎn)品質(zhì)量中，建立了對(duì)解決方案的信心。
由于我們?cè)跍y(cè)試內(nèi)部系統(tǒng)中并沒有深入的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，我們將開發(fā)外包給位于丹麥的CIM Industrial Systems A/S公司。我們選擇CIM Industrial Systems A/S是因?yàn)樗麄兙哂袦y(cè)試工程能力和歐洲多的LabVIEW認(rèn)證架構(gòu)師。CIM成功開發(fā)了這個(gè)項(xiàng)目，我們對(duì)得到的服務(wù)感到十分高興。
靈活的實(shí)時(shí)測(cè)試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
全新的測(cè)試系統(tǒng)通過在LabVIEW實(shí)時(shí)模塊系統(tǒng)中，運(yùn)行組件仿真模型，仿真實(shí)時(shí)風(fēng)機(jī)組件的行為，為被測(cè)系統(tǒng)提供仿真信號(hào)。

圖2：西門子風(fēng)力測(cè)試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
主計(jì)算機(jī)包含直觀的LabVIEW用戶圖形界面，能夠方便地通過在面板中移動(dòng)組件進(jìn)行調(diào)整。Windows操作系統(tǒng)應(yīng)用程序與兩個(gè)不兼容實(shí)時(shí)任務(wù)的外部?jī)x器進(jìn)行通信。

圖3：主計(jì)算機(jī)具有直觀的LabVIEW用戶圖形界面。
在主計(jì)算機(jī)上的軟件通過以太網(wǎng)與位于PXI-1042Q機(jī)箱中的LabVIEW實(shí)時(shí)目標(biāo)進(jìn)行通信。LabVIEW實(shí)時(shí)模塊運(yùn)行通常包含20到55個(gè)并行執(zhí)行的仿真DLL的仿真軟件。這個(gè)解決方案能夠調(diào)用使用幾乎所有建模環(huán)境開發(fā)的用戶模型，例如NI LabVIEW控制設(shè)計(jì)與仿真模塊、The MathWorks, Inc. Simulink?軟件或是ANSI C代碼。我們仿真循環(huán)的典型執(zhí)行速率是24 ms，為滿足未來處理能力擴(kuò)展需求提供了大量裕量。
用于定制風(fēng)力渦輪協(xié)議和傳感器仿真的FPGA板卡
由于缺少現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，在風(fēng)機(jī)中使用的定制通信協(xié)議很多。使用基于NI PXI-7833R FPGA多功能RIO模塊和LabVIEW FPGA模塊，我們能夠與這些協(xié)議進(jìn)行通信并仿真。除了協(xié)議交互之外，我們使用這個(gè)設(shè)備仿真磁性傳感器和三相電壓電流仿真。其他的FPGA板卡與NI 9151R系列擴(kuò)展機(jī)箱連接，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)通道數(shù)。
全新測(cè)試系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
相比上一代解決方案有許多優(yōu)點(diǎn)。由于系統(tǒng)的模塊化特性，進(jìn)行改進(jìn)、修改和進(jìn)一步開發(fā)十分簡(jiǎn)單。被測(cè)系統(tǒng)可以在無需測(cè)試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)任何變化的情況下進(jìn)行快速替換。遠(yuǎn)程控制功能和系統(tǒng)的簡(jiǎn)單復(fù)制讓我們能夠在需要進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，靈活地將系統(tǒng)復(fù)制到其他站點(diǎn)。
仿真器為環(huán)境提供了在實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證新軟件發(fā)布和測(cè)試特殊解決方案的能力。它還給了我們測(cè)試我們正在研究的新技術(shù)和新概念的工具。

利用labview為太陽能車開發(fā)遙測(cè)系統(tǒng)
概述：使用1組NI CompactRIO控制器與8槽式機(jī)箱，監(jiān)控車輛的電壓、電流、溫度，與速度，再透過2.4 GHz數(shù)據(jù)機(jī)，將資訊無線傳送至太陽能車后方的追蹤車輛。

遙測(cè)(Telemetry)
WSC 與其他太陽能車賽不同之處，乃是團(tuán)隊(duì)完成達(dá)爾文(Darwin) 到阿德雷得(Adelaide) 共3,000 公里的距離；亦表示比賽期間可能隨時(shí)發(fā)生問題，甚至影響車輛能否完成賽事。使用CompactRIO 可重設(shè)機(jī)箱與NI LabVIEW 軟體，我們開發(fā)的搖測(cè)系統(tǒng)可監(jiān)控、記錄，并傳輸資料，以隨時(shí)反應(yīng)太陽能電池的狀態(tài)(如上圖1 )。受監(jiān)控的資料可觸發(fā)警示，在問題發(fā)生之前避免之；因此該筆即時(shí)資料可協(xié)助團(tuán)對(duì)隨時(shí)擬定佳對(duì)策，以縮短除錯(cuò)時(shí)間。同時(shí)系統(tǒng)亦將監(jiān)控并記錄駕駛的動(dòng)作，以利賽后分析。
研發(fā)
雖然太陽能車本身的機(jī)械與電力資料，即為搜集與分析要點(diǎn)，但由于電子資料才是打造車輛的關(guān)鍵比賽要素，所以我們額外注重電子資料。我們所搜集的資料，包含設(shè)計(jì)階段的電池與太陽能電池，還有電池的體積與其效能曲線均有。在賽程中搜集到的即時(shí)資料，有助于我們佳化車輛的性能，亦可比較車輛實(shí)際規(guī)格與設(shè)計(jì)規(guī)格之間的差異。另外，策略團(tuán)隊(duì)則使用此資料搭配天氣預(yù)測(cè)，以計(jì)算出理想的賽程速度。我們并透過CompactRIO 內(nèi)建記憶體而記錄所有資料，以利賽后分析并供未來改進(jìn)之用。
使用CompactRIO 與可重設(shè)機(jī)箱
因?yàn)镃ompactRIO能在可客制化輸入通道上整合即時(shí)資料擷取功能，亦可記錄并傳輸資料，所以我們選用CompactRIO。而NI cRIO-9104 - 8槽式機(jī)箱可安裝任何必要模組，以滿足我們的監(jiān)控需求。透過多款NI模組，我們可隨著專案發(fā)展而調(diào)整機(jī)箱，并著重于太陽能車的不同面向。NI cRIO-9014 - Real-Time控制器另內(nèi)建記憶體與多種I/O，可提供彈性介面與次要的資料儲(chǔ)存媒體。
我們的客制化機(jī)箱包含1組SEA cRIO-GPS+模組，可即時(shí)提供車輛位置；1組NI 9870序列介面模組，具備RS232介面，可擷取電池監(jiān)控系統(tǒng)的資料；1組NI 9401數(shù)位I /O模組，可透過馬達(dá)控制器端點(diǎn)取得車輛速度，并輸出資料；4個(gè)NI 9219類比I/O模組，可監(jiān)控火星塞、剎車、電流，與太陽能電池陣列的電壓；還有1個(gè)NI 9211熱電偶模組，可感測(cè)車輛周圍的溫度。我們另透過NI 9219通用類比I/O模組，以高度與解析度監(jiān)控多種資料，包含電壓、電流、溫度，與電阻。
利用LabVIEW FPGA Module 進(jìn)行程式設(shè)計(jì)
使用LabVIEW FPGA Module即可迅速且輕松設(shè)計(jì)此系統(tǒng)。另外，Express VI具備捷徑功能，可讓使用者迅速變更程式以滿足需求。此外，我們?cè)趩?dòng)CompactRIO時(shí)隨即執(zhí)行程式，讓整個(gè)系統(tǒng)成為無線架構(gòu)，而不需實(shí)際接至系統(tǒng)再手動(dòng)開始程式。我們雖屬業(yè)余團(tuán)隊(duì)且程式設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)有限，但直覺且圖形化的圖示與接線，都讓我們能加快程式設(shè)計(jì)的速度且趣味盎然。因?yàn)椴⒎撬心＝M都支援CompactRIO的Scan Mode，所以我們透過FPGA程式設(shè)計(jì)模式，整合了共8個(gè)模組。我們檢視由追蹤車即時(shí)搜集的資料，再根據(jù)公式化的程式擬定比賽策略(圖2)。

圖2. 追蹤車上的即時(shí)資料
應(yīng)用
在專案設(shè)計(jì)階段，我們使用CompactRIO 控制器記錄太陽電池的效能，以建立電池于不同氣候條件下的效能曲線。我們連接電池與系統(tǒng)，以了解不同溫度下的放電情形，并于每次試駕時(shí)記錄駕駛的動(dòng)作，以協(xié)助團(tuán)隊(duì)判別駕駛行動(dòng)是否正確。
因?yàn)檐囕v完全由太陽能供電，我們將電子設(shè)備的耗電量降至低，讓馬達(dá)獲得大部分的電力，才能完成賽程?？椭苹? 槽式機(jī)箱可擷取如GPS、電池資訊、太陽能電池狀態(tài)、馬達(dá)效能，與駕駛動(dòng)作的資料。接著將所有資料儲(chǔ)存于cRIO-9014 – Real-Time 控制器內(nèi)建的2 GB 記憶體，同時(shí)透過LabVIEW VI 將資料格式化為字串，再透過低耗電的2.4 GHz 無線電數(shù)據(jù)機(jī)，將資料傳輸?shù)阶粉欆嚿?圖3)。

圖3. 遙測(cè)系統(tǒng)的程式區(qū)塊圖

Real-Time 控制器具備足夠的儲(chǔ)存空間，追蹤車上亦裝備1 組筆記型電腦。策略團(tuán)隊(duì)在追蹤車上分析資料，并參考如道路、駕駛，與天候狀況的外部因素，以決定車行速度。
完成所有試駕之后，我們接著分析資料并微調(diào)太陽能車的機(jī)械元件，如調(diào)整車輪、轉(zhuǎn)向靈敏度、懸吊，與胎壓，以提升太陽能車的性能。透過LabVIEW，我們可模擬澳洲所有的可能天候狀況，這樣我們更能有效評(píng)估太陽能陣列所提供的電力與功率。此外，我們也會(huì)在賽事過后分析所得的資料，以進(jìn)一步強(qiáng)化新一代的太陽能車。
結(jié)論
因?yàn)槲覀冊(cè)谶@個(gè)專案使用即時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，且太陽能車所能提供的資料范圍太過廣泛，所以我們初并無法確定主要的焦點(diǎn)為何。隨著專案的進(jìn)展，我們于競(jìng)賽與設(shè)計(jì)階段，均透過CompactRIO 繪制出電池在不同溫度下的放電率圖表，并借以了解自制太陽能矩陣的效能。本專案從設(shè)計(jì)、實(shí)際比賽，到后續(xù)分析的所有階段，CompactRIO 實(shí)在助益良多。我們成功使用CompactRIO 為太陽能車開發(fā)了監(jiān)控系統(tǒng)，且針對(duì)未來的更多太陽能專案，我們亦準(zhǔn)備繼續(xù)使用相同的機(jī)箱與控制器。

使labview用于電廠保護(hù)的發(fā)電機(jī)綜合數(shù)據(jù)采集與分析裝置
概述：采用NI 的LabVIEW 和CompactRIO 硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了水輪發(fā)電機(jī)的數(shù)據(jù)采集及分析裝置各個(gè)裝置通過以太網(wǎng)將相應(yīng)的數(shù)據(jù)和故障分析的結(jié)果傳輸?shù)奖O(jiān)控中的服務(wù)器上。

應(yīng)用方案：
水輪發(fā)電機(jī)側(cè)裝配一套數(shù)據(jù)采集及分析裝置，各個(gè)裝置通過以太網(wǎng)將相應(yīng)的數(shù)據(jù)和故障分析的結(jié)果傳輸?shù)奖O(jiān)控中的服務(wù)器上，整個(gè)系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分：
1. 采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為，監(jiān)控中心的存儲(chǔ)以及監(jiān)控服務(wù)器
2. 采用NI 公司的實(shí)時(shí)嵌入式處理器、FPGA模塊、采集卡組成高速數(shù)據(jù)采集及分析裝置
3. 采用相應(yīng)的傳感器對(duì)相關(guān)的電測(cè)量和非電量進(jìn)行采集，通過前端信號(hào)處理模塊處理之后送到高速數(shù)據(jù)采集及分析裝置的采集卡，以作為后續(xù)存儲(chǔ)與分析的信號(hào)輸入。


投放市場(chǎng)的必要性
發(fā)電廠的機(jī)組故障錄波器基本上都沒有使用，老式的故障錄波器也正是要更新?lián)Q代的時(shí)候，而且隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，電力的需求越來越緊張，電網(wǎng)的建設(shè)步伐也在加快，電力系統(tǒng)故障錄波器作為系統(tǒng)事故分析不可缺少的組成部分，市場(chǎng)的需求正在日益的增加。
使用NI 的硬件提高開發(fā)速度
CompactRIO硬件的高可靠性，實(shí)時(shí)處理器的，以及FPGA的并行高速計(jì)算能力以及LabVIEW的信號(hào)處理能力和便捷開發(fā)為本裝置的研制提供了一個(gè)比較合適的軟硬件平臺(tái)。

使用CompactRIO、labview 平臺(tái)監(jiān)控露天礦場(chǎng)使用的機(jī)器鏟
概述：使用NI CompactRIO平臺(tái)與NI LabVIEW軟體來創(chuàng)造的客制化振動(dòng)與壓力連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)。

露天礦場(chǎng)使用的機(jī)器鏟是大型、活動(dòng)式、非靜止的機(jī)器，用來裝載卡車，將礦石運(yùn)送到加工廠。通常機(jī)器鏟與卡車的數(shù)量比例約為1 比12，所以機(jī)器鏟若發(fā)生意外的停工，便會(huì)對(duì)產(chǎn)量造成直接的影響，所以機(jī)器鏟被視為關(guān)鍵性的機(jī)器。
習(xí)慣上來說，要為這種機(jī)器鏟進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控與預(yù)測(cè)性技術(shù)是很困難的，這是因?yàn)槿狈ψ銐虻姆治鲞\(yùn)算法與設(shè)備，而且環(huán)境太過惡劣。普通設(shè)備的傳統(tǒng)振動(dòng)分析(旋轉(zhuǎn)機(jī)器進(jìn)行預(yù)測(cè)性維修的主要工具) 是根據(jù)傅葉爾轉(zhuǎn)換來執(zhí)行的，傅葉爾轉(zhuǎn)換會(huì)假設(shè)旋轉(zhuǎn)速度不變。這對(duì)機(jī)器鏟來說是不夠的，所以便使用另1 種方法。
因?yàn)榧毙鑿幕貞?yīng)式、預(yù)防式的維修策略轉(zhuǎn)變成預(yù)測(cè)式、主動(dòng)式的策略，所以便開發(fā)了SiAMFlex 這種彈性監(jiān)控系統(tǒng)(Advanced System for Flexible Monitoring)。原先是智利Concepción 大學(xué)Pedro Saavedra 教授所進(jìn)行的計(jì)畫，目的是要為機(jī)器鏟的振動(dòng)信號(hào)發(fā)展出適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)分析運(yùn)算法。等到運(yùn)算法發(fā)展完畢之后，下一步就是執(zhí)行SiAMFlex 做為連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的核心。現(xiàn)在SiAMFlex 是由CADETECH 公司支援并持續(xù)更新，以維持完整的機(jī)械結(jié)構(gòu)資產(chǎn)完整管理與分析工具。

監(jiān)控系統(tǒng)包括了車載設(shè)備(on-board equipment)、1 個(gè)無線(off-board) 伺服器、電腦與無線網(wǎng)路設(shè)備。機(jī)器鏟的車載設(shè)備包括：
? 加上NI cRIO-9014 - 8 槽式機(jī)箱的CompactRIO 系統(tǒng)
? 供振動(dòng)量測(cè)用的NI 9233 模組
? 供動(dòng)態(tài)應(yīng)變量測(cè)用的NI 9237 模組
? 提供、高解析度轉(zhuǎn)速測(cè)定資料的NI 9422 模組
? 提供機(jī)器鏟控制系統(tǒng)補(bǔ)償訊號(hào)的NI 9205 模組
? 裝在機(jī)器鏟主要旋轉(zhuǎn)元件(馬達(dá)與齒輪箱傳動(dòng)裝置) 上的壓電加速度計(jì)
? 裝在機(jī)器鏟主要結(jié)構(gòu)元件上的應(yīng)變計(jì)
? 主馬達(dá)上的增量編碼器
? 無線網(wǎng)路設(shè)備
? 電力濾波設(shè)備
車載的CompactRIO系統(tǒng)需要加速度計(jì)、編碼器與應(yīng)變計(jì)同時(shí)提供信號(hào)。振動(dòng)與應(yīng)變信號(hào)持續(xù)受到監(jiān)控，并與設(shè)定的警報(bào)值做比較，在問題產(chǎn)生時(shí)可以搶先通報(bào)。如果發(fā)生警報(bào)時(shí)，信號(hào)會(huì)以使用者定義的間隔定期儲(chǔ)存。發(fā)生這種狀況時(shí)，CompactRIO平臺(tái)的監(jiān)控應(yīng)用可以尋找佳的分析量測(cè)時(shí)段，并佳化信號(hào)雜訊比。運(yùn)用本法，資料會(huì)定期以預(yù)設(shè)的間隔儲(chǔ)存，以控制終的機(jī)械改變，而發(fā)生突發(fā)事件時(shí)資料也會(huì)記錄下來。碰到以上2種狀況時(shí)，機(jī)器鏟控制系統(tǒng)的補(bǔ)償信號(hào)會(huì)儲(chǔ)存起來供參考之用，并提高主動(dòng)校正的可能性。
擷取的資料暫時(shí)儲(chǔ)存在CompactRIO 的內(nèi)部快閃硬碟中，然后透過無線連結(jié)自動(dòng)下載到主要伺服器中，資料在主要伺服器中處理、與更多復(fù)雜的警報(bào)參數(shù)比較，然后儲(chǔ)存在資料庫中。如果無法無線連結(jié)到伺服器時(shí)，使用者可以透過短程、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線連結(jié)(使用者靠近機(jī)器鏟以建立連結(jié)) 連上并手動(dòng)下載資料；接上乙太網(wǎng)路連接線，或是在CompactRIO的USB 插槽上插入隨身碟，資料便會(huì)自動(dòng)上傳。<0}
資料一旦處理儲(chǔ)存好了，就可以供下列之用：使用者視覺化、分析、手動(dòng)處理，以及在伺服器上進(jìn)行趨勢(shì)管理，或是有網(wǎng)路可存取資料庫的電腦，也可進(jìn)行趨勢(shì)管理。所有的組態(tài)、資料移轉(zhuǎn)、處理、視覺化與分析軟體都充分內(nèi)建在LabVIEW 里。
使用labview、CompactRIO開發(fā)嵌入式渦輪增壓器性能檢測(cè)系統(tǒng)
概述：與之前的解決方案相比，使用NI CompactRIO開發(fā)嵌入式渦輪增壓器檢測(cè)系統(tǒng)，提供更高的精度、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

我們用基于CompactRIO的嵌入式系統(tǒng)替換了現(xiàn)有的可編程邏輯控制器（PLC）檢測(cè)系統(tǒng)，從而提高了控制的精度級(jí)別。與之前的PLC解決方案相比，新系統(tǒng)具有多個(gè)優(yōu)勢(shì)，包括的閥門控制和更的溫度、壓力和轉(zhuǎn)速測(cè)量。由于CompactRIO具有更高的性能和穩(wěn)定性，新系統(tǒng)能夠快速地完成例如渦輪增壓器預(yù)備性能檢測(cè)和信息分析等功能，從而可以確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
在開發(fā)時(shí)間和資源分配方面，需要一個(gè)人進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)兩個(gè)月，一個(gè)人進(jìn)行軟件開發(fā)三個(gè)月以及一個(gè)人進(jìn)行調(diào)試和檢測(cè)一個(gè)月。
基于CompactRIO的全新檢測(cè)系統(tǒng)可以測(cè)量用于船只引擎驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器的性能，。天然氣、空氣和汽油的輸入量需要根據(jù)安裝的閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)調(diào)節(jié)后的量，渦輪增壓器、渦輪映射和壓縮機(jī)映射的效率使用關(guān)于渦輪增壓器的壓力、溫度和速度值進(jìn)行測(cè)量。
使用LabVIEW 與DAQ 監(jiān)控人體于動(dòng)態(tài)平臺(tái)上的擺動(dòng)
概述：使用NI LabVIEW軟體搭配NI資料擷取(DAQ)硬體建構(gòu)平臺(tái)，其表面具備122組應(yīng)力感測(cè)電阻器(FSR)并能以200 Hz進(jìn)行取樣，以量測(cè)人體擺動(dòng)與平衡的控制情形。

人體即使在直立時(shí)，亦需隨時(shí)保持著穩(wěn)定性。人體整合多種機(jī)制，才能避免身體在靜、動(dòng)態(tài)的條件下跌倒。測(cè)力板(Force platform) 與Stabilogram 均為量測(cè)、量化人體平衡度的標(biāo)準(zhǔn)。另根據(jù)時(shí)間概念而搜集壓力中心(COP)，以呈現(xiàn)姿勢(shì)控制的結(jié)果?；旧鲜且员砻嬷稳梭w中心，再垂直投射相關(guān)應(yīng)力。主機(jī)電腦將根據(jù)FSR 的訊號(hào)而執(zhí)行一系列的計(jì)算作業(yè)，以取得COP (如圖1)。

圖1. 負(fù)責(zé)計(jì)算人體足部擺動(dòng)的程式圖區(qū)塊
大多數(shù)的姿勢(shì)與平衡計(jì)量技術(shù)，均是主動(dòng)操作姿勢(shì)或平衡狀態(tài)，再計(jì)算出人體的反應(yīng)。在此系統(tǒng)中，我們是讓人體于不穩(wěn)定的支撐表面上保持平衡，達(dá)到自我反應(yīng)的效果。若讓人體站在可移動(dòng)的支撐表面上，亦可達(dá)到相同的變數(shù)。針對(duì)任何測(cè)試點(diǎn)，我們的平臺(tái)可達(dá)到不同方向的平衡紊亂(如圖2)。
在銜接儀器之后，此平臺(tái)可隨時(shí)追蹤人體COP 的移動(dòng)，再顯示各種狀態(tài)下的人體穩(wěn)定程度。此時(shí)如BOSU Balance Trainer 的動(dòng)態(tài)表面就極其重要，可完整補(bǔ)償姿勢(shì)控制器統(tǒng)，而模擬動(dòng)態(tài)條件。與僅能模擬靜態(tài)條件的靜態(tài)平臺(tái)相較，動(dòng)態(tài)表面更能呈現(xiàn)病理學(xué)方面的問題。
儀器控制
此堅(jiān)固平臺(tái)的直徑為635 mm，非平面的圓頂直到動(dòng)態(tài)平臺(tái)之處均為柔軟材質(zhì)(如圖2)。另有薄薄一層FSR 排列為陣列，固定于平臺(tái)之上。我們另于平臺(tái)之上安裝感測(cè)器，以捕捉不同的站立姿勢(shì)，并達(dá)到更大的儀控面積(如圖2)。此系統(tǒng)好能盡量減少各種限制。
使用LabVIEW和PXI進(jìn)行東海大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)
概述：部署一個(gè)堅(jiān)固耐用的PXI系統(tǒng)來監(jiān)測(cè)環(huán)境對(duì)大橋產(chǎn)生的影響，進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算以確定大橋的即時(shí)結(jié)構(gòu)健康狀況，并將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，進(jìn)行離線處理。

東海大橋作為中國(guó)跨海大橋，耗資12億美元，于2005年完成通車。六車道的大橋?qū)⑸虾Ｅc洋山島連在了一起，大橋全長(zhǎng)32.5千米，并設(shè)計(jì)成S形以避開臺(tái)風(fēng)和海浪區(qū)，以車輛安全行駛。
我們搭建了一個(gè)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)（SHM）系統(tǒng)，它能夠提供大量的數(shù)據(jù)來評(píng)估大橋損壞和退化程度、結(jié)構(gòu)性能狀況、對(duì)于突發(fā)性災(zāi)難的反應(yīng)。利用這些數(shù)據(jù)可以對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)和建造技術(shù)進(jìn)行研究。
我們使用基于NI PXI的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，源于其良好的堅(jiān)固性和小巧的體積，適用于放置在大橋的保護(hù)區(qū)域中。事實(shí)證明，系統(tǒng)在安裝完畢后成功地克服了大橋所遇到的濕度、灰塵、震動(dòng)和化學(xué)腐蝕等各種難題。使用LabVIEW，工程師能夠進(jìn)行重要的實(shí)時(shí)分析，同時(shí)，能夠?qū)Υ髽蛏洗罅康膫鞲衅鳟a(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行離線處理。
硬件系統(tǒng)設(shè)置
對(duì)東海大橋?qū)嵤┍O(jiān)控需要使用超過500個(gè)傳感器，在大橋每段都放置了加速度計(jì)和FBG光學(xué)傳感器，來采集環(huán)境激勵(lì)所引起的頻率響應(yīng)。同時(shí)，大橋還配備了風(fēng)速儀和壓式傳感器，以記錄頻率響應(yīng)所對(duì)應(yīng)的環(huán)境條件。大橋每一段還設(shè)有一個(gè)數(shù)據(jù)采集站，配備NI PXI-4472B動(dòng)態(tài)信號(hào)采集卡（DSA）從周圍的加速度計(jì)采集相關(guān)數(shù)據(jù)。
另外，我們使用NI PXI-6652同步模塊和?NI PXI-6602計(jì)數(shù)器模塊，以及NI PXI-8187機(jī)箱控制器，來解決數(shù)據(jù)采集的同步問題。
在對(duì)東海大橋上的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置時(shí)，我們給每個(gè)PXI機(jī)箱都安裝了一個(gè)GPS，使用脈沖每秒（PPS）和IRIG-B定時(shí)信號(hào)分別進(jìn)行信號(hào)同步和時(shí)間標(biāo)識(shí)。PPS每秒傳輸一千萬脈沖，為每個(gè)機(jī)箱提供采樣基準(zhǔn)時(shí)鐘。這使得采集模塊可以在100納秒的分辨率下對(duì)大橋上所有設(shè)備的通道實(shí)現(xiàn)同步采樣。