1雜散電流監(jiān)測方案

　　早期的雜散電流測量主要是采用儀表進行，這種測量方法要耗費大量的人力，而且測量值不夠準確，無法存儲。為了克服上述缺點，人們采用以單片機為核心的智能數(shù)據(jù)采集裝置（以下簡稱智能數(shù)據(jù)采集裝置）進行測量，但由于單片機的數(shù)據(jù)采集速度有限，不能充分反映機車運行高峰時極化電壓的變化趨勢。不僅如此，智能數(shù)據(jù)采集裝置設計開發(fā)周期較長，不適合于現(xiàn)場維護人員開發(fā)。

　　虛擬儀器技術是儀器儀表技術發(fā)展的最新階段，代表了現(xiàn)代測量技術的發(fā)展方向。虛擬儀器的功能主要由軟件來實現(xiàn)，性能的改進和功能的擴展只需更新相關軟件設計，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Tiepie公司開發(fā)的虛擬儀器。該儀器具有2個模擬輸入通道和1個模擬輸出通道，通過并口與計算機相連。HS801的最大采樣速率為100 M Hz， A/ D轉換具有8位的分辨率，輸入范圍是0. 1 80 V （滿刻度） ，存儲容量為32 K/通道或64 K/通道。HS801支持測量數(shù)據(jù)的存儲。因此， HS801完全能夠滿足雜散電流監(jiān)測的需要。

　　結合雜散電流的特點和工程測試要求，設計了基于HS801的雜散電流自動監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)結構如1雜散電流自動監(jiān)測系統(tǒng)結構圖。

　　該監(jiān)測系統(tǒng)由參比電極、結構鋼測試端子、鋼軌測試端子、接線盒、測試電纜、變電所測試箱、HS801硬件、筆記本電腦等構成。HS801硬件和筆記本電腦構成了移動式雜散電流監(jiān)測裝置。該系統(tǒng)在車站變電所內安裝變電所測試端子箱，將車站區(qū)段內的參比電極端子和測試端子用電纜接至接線盒，再由統(tǒng)一的測試電纜引至變電所測試端子箱內的連接端子。實測時，移動式雜散電流監(jiān)測裝置分別在每個變電所進行雜散電流測試及數(shù)據(jù)處理。虛擬儀器HS801的CH1通道監(jiān)測接觸電壓， CH2通道監(jiān)測極化電壓。

　　2基于虛擬儀器HS801的雜散電流監(jiān)測軟件

　　雜散電流監(jiān)測軟件通過調用動態(tài)鏈接庫函數(shù)對HS801進行二次開發(fā)來實現(xiàn)。

　　動態(tài)鏈接庫（ 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，鏈接過程并不把DLLs文件連接到程序上，直到程序運行并調用一個DLLs中的函數(shù)時，該程序才要求這個函數(shù)的地址，此時Windows才在DLLs中尋找被調用函數(shù)，并把它的地址傳送給調用程序。采用這種方法， DLLs達到了代碼復用的極限。

　　2. 1 HS801的動態(tài)鏈接庫

　　HS801的DLL程序庫是基于Windows操作系統(tǒng)的動態(tài)鏈接庫。這些程序包包括標準的庫文件，庫文件組成了控制數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲的許多子程序，包括初始化示波器硬件、啟動采集、終止采集等。庫函數(shù)主要有13類，其中與雜散電流監(jiān)測軟件相關的函數(shù)主要有：

　　（ 1）啟動與關閉儀器。主要包括初始化儀器硬件、關閉儀器等函數(shù)。其中初始化儀器硬件可以設置儀器設備默認值、配置存儲器、獲得校正常數(shù)等，而關閉儀器可以釋放所有被配置的資源和存儲器。

　�。� 2）獲取儀器信息。通過儀器可獲取日期、儀器序列號、靈敏度、分辨率、最大采樣頻率、最大記錄長度、方波發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器等函數(shù)。

　�。� 3）啟動測量。主要是啟動測量函數(shù)。用戶可通過控制啟動測量函數(shù)將硬件測量數(shù)據(jù)傳送到計算機內存。

　　（ 4）重新獲取數(shù)據(jù)。主要包括獲取測量數(shù)據(jù)、獲取所有二進制測量數(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)將內存中數(shù)據(jù)傳送到應用程序的存儲器中。

　�。� 5）控制輸入分辨率。主要包括設置分辨率、獲取當前輸入分辨率等函數(shù)。

　�。� 6）控制所測量的通道。主要包括獲取測量模式、設置測量模式等函數(shù)。

　　（ 7）控制時基。主要包括獲取記錄長度、設置記錄長度、獲取當前采樣頻率、獲取外部時鐘狀態(tài)等函數(shù)。

　�。� 8）控制模擬輸入通道。主要包括獲取當前輸入靈敏度、設置輸入靈敏度、獲取自動范圍、設置自動范圍等函數(shù)。

　　2. 2雜散電流監(jiān)測軟件的開發(fā)

　　該軟件主要包括初始化儀器、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)動態(tài)存儲、數(shù)據(jù)分析以及關閉儀器等幾部分。軟件流程圖如2所示。

　�。� 1）初始化儀器。初始化過程通過調用動態(tài)鏈接庫中的函數(shù)，實現(xiàn)對儀器的常規(guī)設定。初始化對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。當測量鍵按下后，計算機啟動HS801進行數(shù)據(jù)采集。HS801會將采集來的數(shù)據(jù)放到硬件的緩存中。當Delphi通過并口向硬件發(fā)出啟動測量命令時，數(shù)據(jù)才被傳送到計算機。本軟件通過Delphi中的Timer控件實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，每隔一定時間執(zhí)行一次啟動測量命令。

　　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)采樣長度設定繪圖控件的內部坐標。為使繪制過程簡單，將坐標橫軸的長度和采樣長度保持一致。最后，調用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，對應通道一波形，設定繪圖控件PaintBox坐標系中X軸長度為512（通道一的采樣長度為512）。

　　然后將首點移到顯示原點（即控件左側中間位置）后，通過循環(huán)逐一調入數(shù)據(jù)，使用Delphi中LineT o方法將采樣點一一連線，生成波形。

　�。� 3）數(shù)據(jù)存儲與分析。本軟件采用了數(shù)據(jù)實時存儲，將數(shù)據(jù)存儲到一個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）關閉儀器。釋放動態(tài)鏈接庫和關閉程序。

　　本著誰分配誰釋放的原則，關閉儀器是必須要進行的步驟。如果用戶沒有關閉儀器，則會出現(xiàn)無法關閉或者內存地址錯誤等一系列問題。

　　3結語

　　現(xiàn)場應用表明， 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)測的現(xiàn)場要求。筆者開發(fā)的雜散電流監(jiān)測軟件不僅可以用于研究和實驗，而且可應用于現(xiàn)場監(jiān)測。

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