基于PXI的喷气织机纬纱张力测试系统

摘要：介绍一种基于PXI总线结构喷气织机纬纱张力测试系统，并根据需求对多台喷气织机的该项指标进行测试。测试结果表明，与其他系统相比，该系统具有测量准确、通用性强等优点，同时其编程简单、抗干扰能力强、系统运行稳定可靠。因此该测试系统的构建方法可以可以推广应用与其他性能测试系统中。

关键词：PXI；纬纱张力；测试系统；喷气织机

对于喷气织机性能评价中，纬纱张力测试是测定织机主轴转角的变化对纬纱张力影响的变化测试，是关系着织机稳定工作的重要测试指标，纬纱张力的大小及其变化会影响纬纱断头率。断头率过高，就会造成织机停台而影响织机的正常工作，而且会降低织机的工作性能和工作质量。有规律的测定纬纱张力的变换规律，可以通过掌握其变化规律，而进一步优化织机的使用性能，进一步提高生产效率，因此织机纬纱张力的变化需要进行精确的测试，才能够进一步保证织机运行的稳定。

在没有计算机以及一些智能化测试系统之前，传统的测试方法是将光电编码器安装在主轴上，编码器所发出的脉冲信号会自动对主轴的转接就行记录，而纬纱张力传感器的信号经动态应变仪调整后，光线示波器或磁带记录仪会对主轴和张力信号进行记录，工作过程不仅复杂，而且精度也不够准确，。当前，人们普遍采用计算机技术对数据进行记录、显示、分析。例如，采用应变电桥以及放大电路输出张力信号对纺纱张力进行测试，采集信号采用数据采集卡，在采用计算机编程技术实现数据记录、显示、分析，这种方式运行简单，不需要人为的复杂操作，数据记录精准，。这种方法也适用于纬纱张力测试，但是硬件电路需要自己设计，而且电路参数调整也不方便，不够灵活，计算机VB编程界面也不好。针对以上各测试系统的问题本文将会研究一种测试新方法，基于PXI总线设计，该方法建立系统快，编程简单，抗干扰能力也较强。

1 系统组成

图1为系统组成框图，主要由PXI主机，传感器、数据采集器、调理适配器及虚拟仪器软件组成。

1.1 传感器

在对纬纱张力曲线测试中，主要对三路信号进行了采集，包括主轴转角信号、主轴零位信号、纬纱张力信号，本系统选用增量式编码器的A相信号和Z相信号，分别代表主轴转角i型你好和零位信号（如图2）。此编码器的分辨率为720线，即一转A相可产生720个脉冲，Z相一转可产生一个脉冲信号，其作为零位信号，编码器主轴和织机主轴头周，联轴连接可测试主轴信号。纬纱张力传感器采用悬臂梁结构的半桥应变式传感器，输出应变信号，经调理、标定后即可得出张力值。

1.2 PXI主机和PXI采集器、调理适配器

严格意义上说，纬纱张力的变化和主轴转角要求具有严格的对应关系，即要求编码器和张力传感器这两个信号需同步，否则测试结果就不准确，对两个信号进行同时捕捉，一般系统很难做到，为满足同步性精确测量，就需要研究出同步采集多种累心信号的数据采集系统。PXI总线的优点在于具有庞大数据吞吐率以及多种触发总线、背板时钟等优点，这使得多信号数据采集系统成为可能，信号类型不同，所采取的采集模块也不同，采集模块的前端可以对各种信号进行去噪、隔离放大等措施的处理，进而保证信号质量。

本系统开发平台以NI PXI8187主机为主，张力传感器输出的应变信号经调理适配器SCXI-1521，将信号转换成0～5V的标准信号和主轴信号一起送入PXI6133采集器，PXI6133实现将传感器输出的电压信号转变为数字量，此数字量输送给计算机，编程实现数据读取与保存。PXI6133与PXI8187通过PXI总线进行数据通信，保证信号的同步性。PXI6133采集器最高采样频率3MS/s，14位A/D转换，PXI6133是一块8路动态信号采集板卡，具有8路A/D，能够真正实现同时采集信号，带有外触发功能（模拟触发和数字触发）。SCXI-1521具有24通道，350欧姆、1/4桥应变片输入模块，可编程激励输出0～5V，使用方便。以上系统建立不需要二次仪表，系统建立快，动态性能好，测量精度高。

1.3虚拟仪器软件

虚拟仪器软件可以实现对系统测量结果的计算、存储、现实以及采集模式的设置等，该软件的编制采用的是NI公司的图形化编程语言Labview7.1实现的，其开发程序简单，比较适用于编制仪器界面，且编制过程中不需要书写复杂的代码，内部包含丰富的数学工具，可操作性强，功能强大。

2 测试原理及方法

2.1测试原理

首先需要启动设计好的纬纱张力测试仪，开启织机。织机主轴零位信号可作为触发采集信号，采集到触发信号之后，开始并行采集编码器A相与张力传感器的输出。按预定的采样点数采集结束后，用软件方法判断每个脉冲（即主轴每转动0·5°）的上升沿，将每个脉冲上升沿所对应的张力测试值取出，然后画图。

2.1 测试方法

利用Labview7.1编制好虚拟仪器界面，在仪器面板上配置好三个信号的接入端口，本系统采用硬件触发采集，编制的纬纱张力测试仪的運行流程图如图3所示。具体的测试方法是：（1）事先标定好张力传感器，计算出k系数（单位g/v），将纬纱张力传感器安装在储纬器和主喷嘴之间的纬纱上，使传感器与纬纱接触良好，其输出线接入SCXI1521上，SCXI1521输出接采集器的模拟输入端子；（2）将编码器安装在主轴上，A相信号接入采集器的模拟输入端；（3）对主轴零位。在编码器Z相信号上接发光二极管，转动编码器，当二极管亮时保证织机停在零位，将Z相信号接在采集器的触发通道上；（4）打开仪器面板（如图4所示），开启仪器，准备采集；（5）开启织机；（6）保存测试曲线。以上过程依据需要，可以多次进行。

3 应用

本系统已经成功在青岛天翼集团红旗纺织机械有限公司对多台喷气织机性能的测试。测试时，在相应的位置处装编码器和纬纱张力传感器，将织机零位对好，各个信号输出接入对应模拟输入通道。启动织机，如图4所示，先打开一起开关，使其处于工作状态，然后开始对测试参数进行设定，在单机“采集”，系统就会进行测试。下图4所示为JA11A-280型喷气织机一次测试的结果。

由于该系统具有数据储存功能，可以通过数据恢复按钮调取之前的测试记录，以对比分心织机的运行性能，另外保存数据的格式为*.txt和*.XLS格式，便于其它语言对数据分析使用，保存的数据具有通用性。

图4 纬纱张力测试仪前面板及测试结果

4 结语

本系统主要以PXI总线为基础，是一种比较流行的高性能测试平台，其可以通过用户自编程序，定制自己所需的测试任务，且不需要书写复杂的计算机代码，

就可快速建立测试系统，实现织机纬纱张力的测试，建立系统快、编程简单、可靠、系统抗干扰强、测量精确、通用性强等特点。通过改变程序还可实现织机其它性能的测试。因此，该方法具有一定的实用和推广价值。

参考文献：

[1]郭兴峰.喷气织机纬纱动态张力的测试与分析[J].棉纺织技术，1997，（2）：38-40

[2]吴绥菊，季晓雷.纺纱张力测试的新方法[J].纺织学报，2002，23（5）：18-21.

[3]杨帮华等.基于虚拟仪器的织机纬纱张力测试新方法[J].中原工学院学报，2003，14（2）：90-91.

[4]宋栓军.基于PXI总线的远程监测系统[J].现代电子技术，2003，24：77-78.

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