攝譜分析儀器在新式雜亂流體勘驗(yàn)中運(yùn)用
1雜散電流監(jiān)測(cè)方案
早期的雜散電流測(cè)量主要是采用儀表進(jìn)行，這種測(cè)量方法要耗費(fèi)大量的人力，而且測(cè)量值不夠準(zhǔn)確，無法存儲(chǔ)。為了克服上述缺點(diǎn)，人們采用以單片機(jī)為核心的智能數(shù)據(jù)采集裝置（以下簡(jiǎn)稱智能數(shù)據(jù)采集裝置）進(jìn)行測(cè)量，但由于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集速度有限，不能充分反映機(jī)車運(yùn)行高峰時(shí)極化電壓的變化趨勢(shì)。不僅如此，智能數(shù)據(jù)采集裝置設(shè)計(jì)開發(fā)周期較長(zhǎng)，不適合于現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員開發(fā)。
虛擬儀器技術(shù)是儀器儀表技術(shù)發(fā)展的最新階段，代表了現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的發(fā)展方向。虛擬儀器的功能主要由軟件來實(shí)現(xiàn)，性能的改進(jìn)和功能的擴(kuò)展只需更新相關(guān)軟件設(shè)計(jì)，因此研發(fā)周期大大縮短。
虛擬儀器硬件具有良好的可靠性，具有較高的采集速度。
HS801是一款由英國(guó)Tiepie公司開發(fā)的虛擬儀器。該儀器具有2個(gè)模擬輸入通道和1個(gè)模擬輸出通道，通過并口與計(jì)算機(jī)相連。HS801的最大采樣速率為100 M Hz， A/ D轉(zhuǎn)換具有8位的分辨率，輸入范圍是0. 1 80 V （滿刻度） ，存儲(chǔ)容量為32 K/通道或64 K/通道。HS801支持測(cè)量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。因此， HS801完全能夠滿足雜散電流監(jiān)測(cè)的需要。
結(jié)合雜散電流的特點(diǎn)和工程測(cè)試要求，設(shè)計(jì)了基于HS801的雜散電流自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如1雜散電流自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由參比電極、結(jié)構(gòu)鋼測(cè)試端子、鋼軌測(cè)試端子、接線盒、測(cè)試電纜、變電所測(cè)試箱、HS801硬件、筆記本電腦等構(gòu)成。HS801硬件和筆記本電腦構(gòu)成了移動(dòng)式雜散電流監(jiān)測(cè)裝置。該系統(tǒng)在車站變電所內(nèi)安裝變電所測(cè)試端子箱，將車站區(qū)段內(nèi)的參比電極端子和測(cè)試端子用電纜接至接線盒，再由統(tǒng)一的測(cè)試電纜引至變電所測(cè)試端子箱內(nèi)的連接端子。實(shí)測(cè)時(shí)，移動(dòng)式雜散電流監(jiān)測(cè)裝置分別在每個(gè)變電所進(jìn)行雜散電流測(cè)試及數(shù)據(jù)處理。虛擬儀器HS801的CH1通道監(jiān)測(cè)接觸電壓， CH2通道監(jiān)測(cè)極化電壓。
2基于虛擬儀器HS801的雜散電流監(jiān)測(cè)軟件
雜散電流監(jiān)測(cè)軟件通過調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)函數(shù)對(duì)HS801進(jìn)行二次開發(fā)來實(shí)現(xiàn)。
動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（ DLLs）是一些編譯過的可執(zhí)行代碼模塊，后綴為。 Dll.在創(chuàng)建Windows程序時(shí)，鏈接過程并不把DLLs文件連接到程序上，直到程序運(yùn)行并調(diào)用一個(gè)DLLs中的函數(shù)時(shí)，該程序才要求這個(gè)函數(shù)的地址，此時(shí)Windows才在DLLs中尋找被調(diào)用函數(shù)，并把它的地址傳送給調(diào)用程序。采用這種方法， DLLs達(dá)到了代碼復(fù)用的極限。
2. 1 HS801的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)
HS801的DLL程序庫(kù)是基于Windows操作系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。這些程序包包括標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)文件，庫(kù)文件組成了控制數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的許多子程序，包括初始化示波器硬件、啟動(dòng)采集、終止采集等。庫(kù)函數(shù)主要有13類，其中與雜散電流監(jiān)測(cè)軟件相關(guān)的函數(shù)主要有：
�。� 1）啟動(dòng)與關(guān)閉儀器。主要包括初始化儀器硬件、關(guān)閉儀器等函數(shù)。其中初始化儀器硬件可以設(shè)置儀器設(shè)備默認(rèn)值、配置存儲(chǔ)器、獲得校正常數(shù)等，而關(guān)閉儀器可以釋放所有被配置的資源和存儲(chǔ)器。
�。� 2）獲取儀器信息。通過儀器可獲取日期、儀器序列號(hào)、靈敏度、分辨率、最大采樣頻率、最大記錄長(zhǎng)度、方波發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器等函數(shù)。
�。� 3）啟動(dòng)測(cè)量。主要是啟動(dòng)測(cè)量函數(shù)。用戶可通過控制啟動(dòng)測(cè)量函數(shù)將硬件測(cè)量數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)內(nèi)存。
�。� 4）重新獲取數(shù)據(jù)。主要包括獲取測(cè)量數(shù)據(jù)、獲取所有二進(jìn)制測(cè)量數(shù)據(jù)、獲取所有數(shù)字輸入值等函數(shù)。用戶可通過控制這一類函數(shù)將內(nèi)存中數(shù)據(jù)傳送到應(yīng)用程序的存儲(chǔ)器中。
（ 5）控制輸入分辨率。主要包括設(shè)置分辨率、獲取當(dāng)前輸入分辨率等函數(shù)。
�。� 6）控制所測(cè)量的通道。主要包括獲取測(cè)量模式、設(shè)置測(cè)量模式等函數(shù)。
�。� 7）控制時(shí)基。主要包括獲取記錄長(zhǎng)度、設(shè)置記錄長(zhǎng)度、獲取當(dāng)前采樣頻率、獲取外部時(shí)鐘狀態(tài)等函數(shù)。
（ 8）控制模擬輸入通道。主要包括獲取當(dāng)前輸入靈敏度、設(shè)置輸入靈敏度、獲取自動(dòng)范圍、設(shè)置自動(dòng)范圍等函數(shù)。
2. 2雜散電流監(jiān)測(cè)軟件的開發(fā)
該軟件主要包括初始化儀器、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析以及關(guān)閉儀器等幾部分。軟件流程圖如2所示。
�。� 1）初始化儀器。初始化過程通過調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的常規(guī)設(shè)定。初始化對(duì)HS801的穩(wěn)定工作是極其重要的。
�。� 2）數(shù)據(jù)采集與波形顯示。當(dāng)測(cè)量鍵按下后，計(jì)算機(jī)啟動(dòng)HS801進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。HS801會(huì)將采集來的數(shù)據(jù)放到硬件的緩存中。當(dāng)Delphi通過并口向硬件發(fā)出啟動(dòng)測(cè)量命令時(shí)，數(shù)據(jù)才被傳送到計(jì)算機(jī)。本軟件通過Delphi中的Timer控件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，每隔一定時(shí)間執(zhí)行一次啟動(dòng)測(cè)量命令。
采集的數(shù)據(jù)以波形的方式顯示。首先，確定軟件使用者選用的測(cè)量通道以及圖形繪制的方式（即僅繪制通道一，僅繪制通道二或兩通道皆畫）。然后，根據(jù)采樣長(zhǎng)度設(shè)定繪圖控件的內(nèi)部坐標(biāo)。為使繪制過程簡(jiǎn)單，將坐標(biāo)橫軸的長(zhǎng)度和采樣長(zhǎng)度保持一致。最后，調(diào)用Delphi中繪圖命令繪制圖形。
以通道一的波形繪制為例。繪圖筆顏色為檸檬色，對(duì)應(yīng)通道一波形，設(shè)定繪圖控件PaintBox坐標(biāo)系中X軸長(zhǎng)度為512（通道一的采樣長(zhǎng)度為512）。
然后將首點(diǎn)移到顯示原點(diǎn)（即控件左側(cè)中間位置）后，通過循環(huán)逐一調(diào)入數(shù)據(jù)，使用Delphi中LineT o方法將采樣點(diǎn)一一連線，生成波形。
（ 3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析。本軟件采用了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到一個(gè)Excel文檔中。M icrosoft Office中的Excel處理數(shù)據(jù)的能力已基本能滿足本軟件的使用要求，因而，本軟件數(shù)據(jù)分析由Excel完成。
�。� 4）關(guān)閉儀器。釋放動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)和關(guān)閉程序。
本著誰分配誰釋放的原則，關(guān)閉儀器是必須要進(jìn)行的步驟。如果用戶沒有關(guān)閉儀器，則會(huì)出現(xiàn)無法關(guān)閉或者內(nèi)存地址錯(cuò)誤等一系列問題。
3結(jié)語
現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明， T iepie公司的H S801硬件具有良好的可靠性，完全能夠滿足雜散電流監(jiān)測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)要求。筆者開發(fā)的雜散電流監(jiān)測(cè)軟件不僅可以用于研究和實(shí)驗(yàn)，而且可應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。
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