虚拟仪器在杂散电流监测中的应用研究

李德臣　仇　煜　陶敏杰　杨舒程　郭公斌　曹　雯

摘要：本文简要介绍了英国TiePie公司生产的虚拟仪器HS801及其动态链接库。以杂散电流监测软件的开发为例，详细介绍了利用动态连接库对HS801进行二次开发与应用的方法。

关键词：虚拟仪器 动态链接库 HS80 Delphi 二次开发

0 引言

虚拟仪器技术是仪器仪表技术发展的最新阶段，代表了现代测量技术的发展方向。它充分利用现有计算机资源，配以独特设计的仪器硬件和专用软件，实现普通仪器的全部功能及一些在普通仪器上无法实现的特殊功能，功能多样，测量准确，操作方便，在现代测量和监测监控等领域得到了广泛应用。虚拟仪器HS801是我校世行贷款引进实验设备，具有高速的硬件采集系统和完备的动态链接库。本文介绍了基于虚拟仪器HS801的杂散电流监测软件的功能和设计思路。软件开发工具采用针对Windows平台的Delphi语言。

1 虚拟仪器HS801简介

虚拟仪器HS801由英国Tiepie公司开发。具有2个模拟输入通道和1个模拟输出通道，通过并口与计算机相连。HS801的最大采样速率为100MHz/s，A/D转换具有8位的分辨率，输入范围是0.1伏（满刻度）到80伏（满刻度），并支持测量数据的存储，存储深度为32K/通道或64K/通道。HS801是一款五合一的虚拟仪器，厂家所提供的软件功能包括任意信号发生器、伏特表、频谱分析仪、数字存储示波器和瞬态记录仪。其操作简单，使用方便，所有功能均可通过选择菜单或工具栏按钮操作，清晰的软件结构保证没有经验的用户在几分钟内就可以完成测量。Tiepie公司向用户提供了基于HS801的标准DLL库，为虚拟仪器HS801的二次开发提供了便利条件。

2 HS801在杂散电流中的应用

2.1 杂散电流监测的必要性 城市轨道交通系统中的杂散电流对地下或地面的金属构件如结构钢筋、地下管线等产生严重的腐蚀。腐蚀不仅造成大量的金属损失，更为严重的是，由于腐蚀的隐蔽性和突发性，一旦发生事故，往往会造成灾难性的后果。杂散电流监测有助于保证地铁的安全运行。《CJJ49-92地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》将极化电压作为衡量杂散电流腐蚀危害程度的重要指标，并且给出了该指标的最大正向偏移平均值。为此，笔者利用Delphi通过调用动态链接库函数对HS801进行二次开发，设计了基于HS801的杂散电流监测系统，系统硬件结构如图1所示。

2.2 杂散电流监测软件 该软件主要包括初始化仪器、数据采集、数据动态存储、数据分析以及关闭仪器等几部分。软件流程图如图2所示。

2.2.1 初始化仪器。初始化过程通过调用动态连接库中的函数，实现对仪器的常规设定。初始化队HS801的稳定工作是极其重要的。

2.2.2 数据采集与波形显示。当测量键按下后，计算机启动HS801进行数据采集。HS801会将采集来的数据放到硬件的缓存中。当Delphi通过并口向硬件发出启动测量命令时，数据才被传送到到计算机。本软件通过Delphi中的Timer控件实现数据传送，每隔一定时间执行一次启动测量命令。采集的数据以波形的方式显示。首先，确定软件使用者选用的测量通道以及图形绘制的方式（即仅绘制通道一，仅绘制通道二或两通道皆画）。然后，根据采样长度设定绘图控件的内部坐标，为做到绘制过程简单，将坐标横轴的长度和采样长度保持一致。最后，调用Delphi中绘图命令绘制图形。以通道一的波形绘制为例。使绘图笔颜色为柠檬对应通道一波形，设定绘图控件PaintBox坐标系中X轴长度设为512（通道一的采样长度为512）。然后将首点移到显示原点（即控件左侧中间位置）后，通过循环逐一调入数据，使用Delphi中LineTo方法将采样点一一连线，生成波形。

2.2.3 数据的存储与分析。本软件采用了数据实时存储，将数据存储到一个Excel文档中。Microsoft Office中的Excel处理数据的能力已基本满足本软件通常使用领域，因而，本软件数据后分析由Excel完成。

2.2.4 关闭仪器。释放动态链接库和关闭程序。本着“谁分配谁释放”的原则，关闭仪器是必须要进行的步骤。如果用户没有关闭仪器，则会出现无法关闭或者内存地址错误等一系列问题。

3 结束语

虚拟仪器技术是杂散电流监测的良好选择。Tiepie公司的HS801具有良好的可靠性。利用动态链接库对HS801进行二次开发设计的杂散电流监测软件不仅可以用于研究和实验，而且可应用于杂散电流现场监测。现场测试表明，该软件运行良好。

参考文献：

[1]User manual HS801 a multifunctional PC measuring instrument.TiePie engineering.1999年9月.

[2]Programmer`s manual TiePie Dll`s.TiePie engineering.1999年9月.

[3]刘君华主编.基于Labview的虚拟仪器设计.电子工业出版社.2003年1月.

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