強(qiáng)大自己baumer編碼器GM401.B902602
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惠言達(dá)寄語(yǔ)：
不管你經(jīng)歷多痛的事情，到后都會(huì)漸漸遺忘。因?yàn)?，沒(méi)有什么能敵得過(guò)時(shí)光?？傆心敲匆粋€(gè)人，不管他以前如何對(duì)你，你總會(huì)找到原諒他的理由。
以下還有多種品牌型號(hào)產(chǎn)品可供選擇：
baumer 10159566 GK473.0073PD3 編碼器
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在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析軟件如Origin、Matlab等都存在各自的一些缺點(diǎn)，效率偏低?；趫D形化編程工具LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的設(shè)計(jì)，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺(tái)具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機(jī)交互界面友好等優(yōu)點(diǎn)，可以在各航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中推廣使用。
關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動(dòng)機(jī)；數(shù)據(jù)分析
1概述
在型號(hào)研制過(guò)程中，為了完成考核試驗(yàn)，需要制造一定數(shù)量的試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)，須經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)以達(dá)到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，型號(hào)研制一般需要20～30臺(tái)試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試車時(shí)數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動(dòng)機(jī)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這些數(shù)字[1]。長(zhǎng)期的試驗(yàn)，伴隨大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動(dòng)機(jī)的性能好壞或者排查試驗(yàn)故障。在發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計(jì)定型階段以后，簡(jiǎn)單常見(jiàn)的故障都已排除，這時(shí)候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動(dòng)機(jī)這些故障的排除，離不開試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與分析。美國(guó)國(guó)家儀器公司（NationalInstruments，簡(jiǎn)稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計(jì)算機(jī)編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語(yǔ)言，又稱為“G”語(yǔ)言。使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不用寫程序代碼，取而代之的是流程圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個(gè)面向終用戶的工具。所有的LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器（VI），由前面板和程序框圖組成。前面板是用來(lái)放置各種控件的，程序框圖是用來(lái)編寫代碼，不過(guò)LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來(lái)，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認(rèn)可，越來(lái)越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語(yǔ)言的手選，通過(guò)使用LabVIEW功能強(qiáng)大的圖形化編程語(yǔ)言能夠成倍地提高編程效率。
2需求分析
在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)與試飛過(guò)程中，往往會(huì)碰到各種各樣的故障，這個(gè)時(shí)候就需要查看試驗(yàn)試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過(guò)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。當(dāng)前流行的圖形可視化和數(shù)據(jù)分析軟件有Matlab、Mathmatica和Maple等。這些軟件功能強(qiáng)大，可以滿足科技工作中的許多需要，但使用這些軟件需要一定的計(jì)算機(jī)編程知識(shí)和矩陣知識(shí)，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]?？蒲性囼?yàn)中，也有大部分人使用Origin進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡(jiǎn)單易學(xué)、操作靈活的繪圖軟件，且圖形界面漂亮，但是它也存在以下缺點(diǎn)：（1）繪圖后需手動(dòng)改變圖例文字的大小、手動(dòng)更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒(méi)有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項(xiàng)，因?yàn)閿?shù)字量數(shù)據(jù)不是0就是1，使用Origin繪圖，所有數(shù)字量數(shù)據(jù)線會(huì)相互重疊。而對(duì)數(shù)字量數(shù)據(jù)進(jìn)行四則運(yùn)算后再繪圖，無(wú)疑會(huì)增加工作量。（3）Origin繪制圖形后，在已繪制的圖形上增減另一參數(shù)的數(shù)據(jù)線時(shí)，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進(jìn)行故障分析時(shí)，效率極為低下。因此，為了解決通用繪圖軟件存在的各種弊端，開發(fā)一款的數(shù)據(jù)分析軟件，同時(shí)適合txt和csv格式，是及其必要的。
3軟件設(shè)計(jì)
3.1主要設(shè)計(jì)思想
采用事件結(jié)構(gòu)（EventStructure）的方式，事件結(jié)構(gòu)可以用于編寫等待事件發(fā)生的高效代碼。事件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時(shí)。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測(cè)的，并且在沒(méi)有事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無(wú)意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個(gè)分支，可以注冊(cè)用來(lái)處理一個(gè)或多個(gè)事件。本數(shù)據(jù)分析軟件采用常用的While循環(huán)+事件結(jié)構(gòu)的方法，把“開始繪圖”、“數(shù)據(jù)輸出”等按鈕控件的值改變、“參數(shù)文件路徑”值改變、“波形圖”游標(biāo)移動(dòng)、標(biāo)尺范圍更改等注冊(cè)為事件結(jié)構(gòu)的一個(gè)分支，在每一個(gè)事件分支中進(jìn)行相應(yīng)的事件處理。
3.2總體框架路徑
輸入控件，用于打開需要繪圖的數(shù)據(jù)文件，波形圖控件用于顯示模擬量數(shù)據(jù)（如轉(zhuǎn)速、排氣溫度、燃油流量等），數(shù)字波形圖控件用于顯示數(shù)字量數(shù)據(jù)（開關(guān)量、故障字等），多列列表框用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的參數(shù)名與數(shù)值。波形圖與數(shù)字波形圖上下并排放在一起，兩者共用同一橫坐標(biāo)。
3.3軟件實(shí)現(xiàn)
3.3.1軟件工作流程軟件平臺(tái)工作流程如圖1所示。先通過(guò)參數(shù)配置VI生成繪圖參數(shù)文件，再打開主程序，加載配置文件，進(jìn)行繪圖?？蓪?duì)圖形進(jìn)行縮放，拖動(dòng)游標(biāo)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對(duì)圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖前，先要告訴軟件該列數(shù)據(jù)的參數(shù)名，是轉(zhuǎn)速、排氣溫度還是其他。然而由于不同數(shù)據(jù)文件中的參數(shù)名、參數(shù)個(gè)數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進(jìn)行參數(shù)名的提取，如圖2所示。使用“讀取文本文件”函數(shù)（按行）讀取數(shù)據(jù)文件到字符串顯示控件，讀取到參數(shù)名時(shí)將其添加到列表框控件，后使用“寫入文本文件”函數(shù)把這些參數(shù)名保存到Excel格式參數(shù)配置文件中，如圖3所示。左邊一列為全部參數(shù)名，第二、三列分別為模擬量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名，第四、五列為數(shù)字量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名。繪圖時(shí)增減繪圖參數(shù)，可直接在Excel參數(shù)配置文件中修改，再加載進(jìn)繪圖軟件中即可，大大提高工作效率。3.3.3提取數(shù)據(jù)到數(shù)組對(duì)于大數(shù)據(jù)文件（幾百M(fèi)B甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會(huì)存在等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者提示“完成該操作所需內(nèi)存不足”的現(xiàn)象。在讀取數(shù)據(jù)文件時(shí)，采用按行讀取的方式，見(jiàn)圖4，并加入計(jì)數(shù)循環(huán)次數(shù)限定，分別有起始行、總行數(shù)、大索引值，在碰到這些限制值時(shí)及時(shí)跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因?yàn)閿?shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)出現(xiàn)不響應(yīng)的現(xiàn)象。起始行———從數(shù)據(jù)文件的第幾行開始讀取數(shù)據(jù)?？傂袛?shù)———讀取到數(shù)據(jù)文件的第幾行結(jié)束。大索引———參數(shù)配置文件中，所需繪圖參數(shù)的大索引值，代表每一行中要讀取的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進(jìn)行數(shù)據(jù)分離后得到的字符串?dāng)?shù)組。數(shù)據(jù)分離使用“匹配模式”函數(shù)，其正則表達(dá)式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負(fù)數(shù)值、時(shí)間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時(shí)調(diào)用。3.3.4實(shí)時(shí)顯示坐標(biāo)值為了實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前點(diǎn)的參數(shù)值，在波形圖與數(shù)字波形圖中以寫入游標(biāo)列表的形式創(chuàng)建動(dòng)態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過(guò)檢測(cè)游標(biāo)移動(dòng)事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實(shí)時(shí)顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進(jìn)行圖形縮放時(shí)，為了使波形圖和數(shù)字波形圖共用同一橫坐標(biāo)，需要注冊(cè)“標(biāo)尺范圍改變”事件。在“標(biāo)尺范圍改變”事件中，波形圖與數(shù)字波形圖的橫坐標(biāo)范圍相互賦值。然后將橫坐標(biāo)范圍的平均值賦給游標(biāo)索引，使圖形縮放后，游標(biāo)顯示在圖形的中心。
4運(yùn)行結(jié)果
軟件讀取某發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測(cè)量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動(dòng)開關(guān)、起動(dòng)過(guò)程中等數(shù)字量。移動(dòng)黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會(huì)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點(diǎn)的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r(shí)顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時(shí)間；根據(jù)需求，還可以使用波形圖與數(shù)字波形圖的圖形工具選板對(duì)圖形進(jìn)行縮放；也可以右擊圖形界面，在菜單中選擇“創(chuàng)建注釋”，在合適的位置添加注釋文字，如圖6中分別在排氣溫度（EGT）和測(cè)量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析是一項(xiàng)繁重、費(fèi)時(shí)的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)圖形表達(dá)清楚，往往需要耗時(shí)半天以上。基于LabVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計(jì)了友好的人機(jī)交互界面，通過(guò)該數(shù)據(jù)平臺(tái)，1小時(shí)以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時(shí)，通過(guò)修改參數(shù)配置文件，5分鐘以內(nèi)就可以完成圖形重繪。由于該數(shù)據(jù)處理平臺(tái)繪圖參數(shù)是從原數(shù)據(jù)文件直接讀取的，不局限于單一的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，它適用于一切txt和csv格式數(shù)據(jù)文件的分析，可以推廣到各發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中使用。
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在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析軟件如Origin、Matlab等都存在各自的一些缺點(diǎn)，效率偏低。基于圖形化編程工具LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的設(shè)計(jì)，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺(tái)具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機(jī)交互界面友好等優(yōu)點(diǎn)，可以在各航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中推廣使用。
關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動(dòng)機(jī)；數(shù)據(jù)分析
1概述
在型號(hào)研制過(guò)程中，為了完成考核試驗(yàn)，需要制造一定數(shù)量的試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)，須經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)以達(dá)到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，型號(hào)研制一般需要20～30臺(tái)試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試車時(shí)數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動(dòng)機(jī)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這些數(shù)字[1]。長(zhǎng)期的試驗(yàn)，伴隨大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動(dòng)機(jī)的性能好壞或者排查試驗(yàn)故障。在發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計(jì)定型階段以后，簡(jiǎn)單常見(jiàn)的故障都已排除，這時(shí)候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動(dòng)機(jī)這些故障的排除，離不開試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與分析。美國(guó)國(guó)家儀器公司（NationalInstruments，簡(jiǎn)稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計(jì)算機(jī)編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語(yǔ)言，又稱為“G”語(yǔ)言。使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不用寫程序代碼，取而代之的是流程圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個(gè)面向終用戶的工具。所有的LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器（VI），由前面板和程序框圖組成。前面板是用來(lái)放置各種控件的，程序框圖是用來(lái)編寫代碼，不過(guò)LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來(lái)，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認(rèn)可，越來(lái)越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語(yǔ)言的手選，通過(guò)使用LabVIEW功能強(qiáng)大的圖形化編程語(yǔ)言能夠成倍地提高編程效率。
2需求分析
在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)與試飛過(guò)程中，往往會(huì)碰到各種各樣的故障，這個(gè)時(shí)候就需要查看試驗(yàn)試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過(guò)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。當(dāng)前流行的圖形可視化和數(shù)據(jù)分析軟件有Matlab、Mathmatica和Maple等。這些軟件功能強(qiáng)大，可以滿足科技工作中的許多需要，但使用這些軟件需要一定的計(jì)算機(jī)編程知識(shí)和矩陣知識(shí)，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]?？蒲性囼?yàn)中，也有大部分人使用Origin進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡(jiǎn)單易學(xué)、操作靈活的繪圖軟件，且圖形界面漂亮，但是它也存在以下缺點(diǎn)：（1）繪圖后需手動(dòng)改變圖例文字的大小、手動(dòng)更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒(méi)有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項(xiàng)，因?yàn)閿?shù)字量數(shù)據(jù)不是0就是1，使用Origin繪圖，所有數(shù)字量數(shù)據(jù)線會(huì)相互重疊。而對(duì)數(shù)字量數(shù)據(jù)進(jìn)行四則運(yùn)算后再繪圖，無(wú)疑會(huì)增加工作量。（3）Origin繪制圖形后，在已繪制的圖形上增減另一參數(shù)的數(shù)據(jù)線時(shí)，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進(jìn)行故障分析時(shí)，效率極為低下。因此，為了解決通用繪圖軟件存在的各種弊端，開發(fā)一款的數(shù)據(jù)分析軟件，同時(shí)適合txt和csv格式，是及其必要的。
3軟件設(shè)計(jì)
3.1主要設(shè)計(jì)思想
采用事件結(jié)構(gòu)（EventStructure）的方式，事件結(jié)構(gòu)可以用于編寫等待事件發(fā)生的高效代碼。事件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時(shí)。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測(cè)的，并且在沒(méi)有事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無(wú)意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個(gè)分支，可以注冊(cè)用來(lái)處理一個(gè)或多個(gè)事件。本數(shù)據(jù)分析軟件采用常用的While循環(huán)+事件結(jié)構(gòu)的方法，把“開始繪圖”、“數(shù)據(jù)輸出”等按鈕控件的值改變、“參數(shù)文件路徑”值改變、“波形圖”游標(biāo)移動(dòng)、標(biāo)尺范圍更改等注冊(cè)為事件結(jié)構(gòu)的一個(gè)分支，在每一個(gè)事件分支中進(jìn)行相應(yīng)的事件處理。
3.2總體框架路徑
輸入控件，用于打開需要繪圖的數(shù)據(jù)文件，波形圖控件用于顯示模擬量數(shù)據(jù)（如轉(zhuǎn)速、排氣溫度、燃油流量等），數(shù)字波形圖控件用于顯示數(shù)字量數(shù)據(jù)（開關(guān)量、故障字等），多列列表框用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的參數(shù)名與數(shù)值。波形圖與數(shù)字波形圖上下并排放在一起，兩者共用同一橫坐標(biāo)。
3.3軟件實(shí)現(xiàn)
3.3.1軟件工作流程軟件平臺(tái)工作流程如圖1所示。先通過(guò)參數(shù)配置VI生成繪圖參數(shù)文件，再打開主程序，加載配置文件，進(jìn)行繪圖?？蓪?duì)圖形進(jìn)行縮放，拖動(dòng)游標(biāo)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對(duì)圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖前，先要告訴軟件該列數(shù)據(jù)的參數(shù)名，是轉(zhuǎn)速、排氣溫度還是其他。然而由于不同數(shù)據(jù)文件中的參數(shù)名、參數(shù)個(gè)數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進(jìn)行參數(shù)名的提取，如圖2所示。使用“讀取文本文件”函數(shù)（按行）讀取數(shù)據(jù)文件到字符串顯示控件，讀取到參數(shù)名時(shí)將其添加到列表框控件，后使用“寫入文本文件”函數(shù)把這些參數(shù)名保存到Excel格式參數(shù)配置文件中，如圖3所示。左邊一列為全部參數(shù)名，第二、三列分別為模擬量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名，第四、五列為數(shù)字量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名。繪圖時(shí)增減繪圖參數(shù)，可直接在Excel參數(shù)配置文件中修改，再加載進(jìn)繪圖軟件中即可，大大提高工作效率。3.3.3提取數(shù)據(jù)到數(shù)組對(duì)于大數(shù)據(jù)文件（幾百M(fèi)B甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會(huì)存在等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者提示“完成該操作所需內(nèi)存不足”的現(xiàn)象。在讀取數(shù)據(jù)文件時(shí)，采用按行讀取的方式，見(jiàn)圖4，并加入計(jì)數(shù)循環(huán)次數(shù)限定，分別有起始行、總行數(shù)、大索引值，在碰到這些限制值時(shí)及時(shí)跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因?yàn)閿?shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)出現(xiàn)不響應(yīng)的現(xiàn)象。起始行———從數(shù)據(jù)文件的第幾行開始讀取數(shù)據(jù)?？傂袛?shù)———讀取到數(shù)據(jù)文件的第幾行結(jié)束。大索引———參數(shù)配置文件中，所需繪圖參數(shù)的大索引值，代表每一行中要讀取的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進(jìn)行數(shù)據(jù)分離后得到的字符串?dāng)?shù)組。數(shù)據(jù)分離使用“匹配模式”函數(shù)，其正則表達(dá)式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負(fù)數(shù)值、時(shí)間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時(shí)調(diào)用。3.3.4實(shí)時(shí)顯示坐標(biāo)值為了實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前點(diǎn)的參數(shù)值，在波形圖與數(shù)字波形圖中以寫入游標(biāo)列表的形式創(chuàng)建動(dòng)態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過(guò)檢測(cè)游標(biāo)移動(dòng)事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實(shí)時(shí)顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進(jìn)行圖形縮放時(shí)，為了使波形圖和數(shù)字波形圖共用同一橫坐標(biāo)，需要注冊(cè)“標(biāo)尺范圍改變”事件。在“標(biāo)尺范圍改變”事件中，波形圖與數(shù)字波形圖的橫坐標(biāo)范圍相互賦值。然后將橫坐標(biāo)范圍的平均值賦給游標(biāo)索引，使圖形縮放后，游標(biāo)顯示在圖形的中心。
4運(yùn)行結(jié)果
軟件讀取某發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測(cè)量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動(dòng)開關(guān)、起動(dòng)過(guò)程中等數(shù)字量。移動(dòng)黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會(huì)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點(diǎn)的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r(shí)顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時(shí)間；根據(jù)需求，還可以使用波形圖與數(shù)字波形圖的圖形工具選板對(duì)圖形進(jìn)行縮放；也可以右擊圖形界面，在菜單中選擇“創(chuàng)建注釋”，在合適的位置添加注釋文字，如圖6中分別在排氣溫度（EGT）和測(cè)量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析是一項(xiàng)繁重、費(fèi)時(shí)的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)圖形表達(dá)清楚，往往需要耗時(shí)半天以上?；贚abVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計(jì)了友好的人機(jī)交互界面，通過(guò)該數(shù)據(jù)平臺(tái)，1小時(shí)以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時(shí)，通過(guò)修改參數(shù)配置文件，5分鐘以內(nèi)就可以完成圖形重繪。由于該數(shù)據(jù)處理平臺(tái)繪圖參數(shù)是從原數(shù)據(jù)文件直接讀取的，不局限于單一的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，它適用于一切txt和csv格式數(shù)據(jù)文件的分析，可以推廣到各發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中使用。
baumer 11078550 GMP1,0 LT-1 B5S 55 14X30 編碼器
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關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動(dòng)機(jī)；數(shù)據(jù)分析
1概述
在型號(hào)研制過(guò)程中，為了完成考核試驗(yàn)，需要制造一定數(shù)量的試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)，須經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)以達(dá)到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，型號(hào)研制一般需要20～30臺(tái)試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試車時(shí)數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動(dòng)機(jī)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這些數(shù)字[1]。長(zhǎng)期的試驗(yàn)，伴隨大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動(dòng)機(jī)的性能好壞或者排查試驗(yàn)故障。在發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計(jì)定型階段以后，簡(jiǎn)單常見(jiàn)的故障都已排除，這時(shí)候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動(dòng)機(jī)這些故障的排除，離不開試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與分析。美國(guó)國(guó)家儀器公司（NationalInstruments，簡(jiǎn)稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計(jì)算機(jī)編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語(yǔ)言，又稱為“G”語(yǔ)言。使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不用寫程序代碼，取而代之的是流程圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個(gè)面向終用戶的工具。所有的LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器（VI），由前面板和程序框圖組成。前面板是用來(lái)放置各種控件的，程序框圖是用來(lái)編寫代碼，不過(guò)LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來(lái)，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認(rèn)可，越來(lái)越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語(yǔ)言的手選，通過(guò)使用LabVIEW功能強(qiáng)大的圖形化編程語(yǔ)言能夠成倍地提高編程效率。
2需求分析
在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)與試飛過(guò)程中，往往會(huì)碰到各種各樣的故障，這個(gè)時(shí)候就需要查看試驗(yàn)試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過(guò)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。當(dāng)前流行的圖形可視化和數(shù)據(jù)分析軟件有Matlab、Mathmatica和Maple等。這些軟件功能強(qiáng)大，可以滿足科技工作中的許多需要，但使用這些軟件需要一定的計(jì)算機(jī)編程知識(shí)和矩陣知識(shí)，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]?？蒲性囼?yàn)中，也有大部分人使用Origin進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡(jiǎn)單易學(xué)、操作靈活的繪圖軟件，且圖形界面漂亮，但是它也存在以下缺點(diǎn)：（1）繪圖后需手動(dòng)改變圖例文字的大小、手動(dòng)更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒(méi)有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項(xiàng)，因?yàn)閿?shù)字量數(shù)據(jù)不是0就是1，使用Origin繪圖，所有數(shù)字量數(shù)據(jù)線會(huì)相互重疊。而對(duì)數(shù)字量數(shù)據(jù)進(jìn)行四則運(yùn)算后再繪圖，無(wú)疑會(huì)增加工作量。（3）Origin繪制圖形后，在已繪制的圖形上增減另一參數(shù)的數(shù)據(jù)線時(shí)，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進(jìn)行故障分析時(shí)，效率極為低下。因此，為了解決通用繪圖軟件存在的各種弊端，開發(fā)一款的數(shù)據(jù)分析軟件，同時(shí)適合txt和csv格式，是及其必要的。
3軟件設(shè)計(jì)
3.1主要設(shè)計(jì)思想
采用事件結(jié)構(gòu)（EventStructure）的方式，事件結(jié)構(gòu)可以用于編寫等待事件發(fā)生的高效代碼。事件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時(shí)。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測(cè)的，并且在沒(méi)有事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無(wú)意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個(gè)分支，可以注冊(cè)用來(lái)處理一個(gè)或多個(gè)事件。本數(shù)據(jù)分析軟件采用常用的While循環(huán)+事件結(jié)構(gòu)的方法，把“開始繪圖”、“數(shù)據(jù)輸出”等按鈕控件的值改變、“參數(shù)文件路徑”值改變、“波形圖”游標(biāo)移動(dòng)、標(biāo)尺范圍更改等注冊(cè)為事件結(jié)構(gòu)的一個(gè)分支，在每一個(gè)事件分支中進(jìn)行相應(yīng)的事件處理。
3.2總體框架路徑
輸入控件，用于打開需要繪圖的數(shù)據(jù)文件，波形圖控件用于顯示模擬量數(shù)據(jù)（如轉(zhuǎn)速、排氣溫度、燃油流量等），數(shù)字波形圖控件用于顯示數(shù)字量數(shù)據(jù)（開關(guān)量、故障字等），多列列表框用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的參數(shù)名與數(shù)值。波形圖與數(shù)字波形圖上下并排放在一起，兩者共用同一橫坐標(biāo)。
3.3軟件實(shí)現(xiàn)
3.3.1軟件工作流程軟件平臺(tái)工作流程如圖1所示。先通過(guò)參數(shù)配置VI生成繪圖參數(shù)文件，再打開主程序，加載配置文件，進(jìn)行繪圖?？蓪?duì)圖形進(jìn)行縮放，拖動(dòng)游標(biāo)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對(duì)圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖前，先要告訴軟件該列數(shù)據(jù)的參數(shù)名，是轉(zhuǎn)速、排氣溫度還是其他。然而由于不同數(shù)據(jù)文件中的參數(shù)名、參數(shù)個(gè)數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進(jìn)行參數(shù)名的提取，如圖2所示。使用“讀取文本文件”函數(shù)（按行）讀取數(shù)據(jù)文件到字符串顯示控件，讀取到參數(shù)名時(shí)將其添加到列表框控件，后使用“寫入文本文件”函數(shù)把這些參數(shù)名保存到Excel格式參數(shù)配置文件中，如圖3所示。左邊一列為全部參數(shù)名，第二、三列分別為模擬量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名，第四、五列為數(shù)字量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名。繪圖時(shí)增減繪圖參數(shù)，可直接在Excel參數(shù)配置文件中修改，再加載進(jìn)繪圖軟件中即可，大大提高工作效率。3.3.3提取數(shù)據(jù)到數(shù)組對(duì)于大數(shù)據(jù)文件（幾百M(fèi)B甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會(huì)存在等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者提示“完成該操作所需內(nèi)存不足”的現(xiàn)象。在讀取數(shù)據(jù)文件時(shí)，采用按行讀取的方式，見(jiàn)圖4，并加入計(jì)數(shù)循環(huán)次數(shù)限定，分別有起始行、總行數(shù)、大索引值，在碰到這些限制值時(shí)及時(shí)跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因?yàn)閿?shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)出現(xiàn)不響應(yīng)的現(xiàn)象。起始行———從數(shù)據(jù)文件的第幾行開始讀取數(shù)據(jù)?？傂袛?shù)———讀取到數(shù)據(jù)文件的第幾行結(jié)束。大索引———參數(shù)配置文件中，所需繪圖參數(shù)的大索引值，代表每一行中要讀取的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進(jìn)行數(shù)據(jù)分離后得到的字符串?dāng)?shù)組。數(shù)據(jù)分離使用“匹配模式”函數(shù)，其正則表達(dá)式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負(fù)數(shù)值、時(shí)間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時(shí)調(diào)用。3.3.4實(shí)時(shí)顯示坐標(biāo)值為了實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前點(diǎn)的參數(shù)值，在波形圖與數(shù)字波形圖中以寫入游標(biāo)列表的形式創(chuàng)建動(dòng)態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過(guò)檢測(cè)游標(biāo)移動(dòng)事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實(shí)時(shí)顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進(jìn)行圖形縮放時(shí)，為了使波形圖和數(shù)字波形圖共用同一橫坐標(biāo)，需要注冊(cè)“標(biāo)尺范圍改變”事件。在“標(biāo)尺范圍改變”事件中，波形圖與數(shù)字波形圖的橫坐標(biāo)范圍相互賦值。然后將橫坐標(biāo)范圍的平均值賦給游標(biāo)索引，使圖形縮放后，游標(biāo)顯示在圖形的中心。
4運(yùn)行結(jié)果
軟件讀取某發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測(cè)量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動(dòng)開關(guān)、起動(dòng)過(guò)程中等數(shù)字量。移動(dòng)黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會(huì)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點(diǎn)的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r(shí)顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時(shí)間；根據(jù)需求，還可以使用波形圖與數(shù)字波形圖的圖形工具選板對(duì)圖形進(jìn)行縮放；也可以右擊圖形界面，在菜單中選擇“創(chuàng)建注釋”，在合適的位置添加注釋文字，如圖6中分別在排氣溫度（EGT）和測(cè)量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析是一項(xiàng)繁重、費(fèi)時(shí)的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)圖形表達(dá)清楚，往往需要耗時(shí)半天以上?；贚abVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計(jì)了友好的人機(jī)交互界面，通過(guò)該數(shù)據(jù)平臺(tái)，1小時(shí)以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時(shí)，通過(guò)修改參數(shù)配置文件，5分鐘以內(nèi)就可以完成圖形重繪。由于該數(shù)據(jù)處理平臺(tái)繪圖參數(shù)是從原數(shù)據(jù)文件直接讀取的，不局限于單一的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，它適用于一切txt和csv格式數(shù)據(jù)文件的分析，可以推廣到各發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中使用。
baumer 11097491 GMP1,0 LT-6 + FS90-2 B5n 14X30 FV 編碼器
baumer 11086171 GMP1,0 LT-6 + FS90-2 B5S 14x30 編碼器
baumer 11089540 GMP1,0 LT-6 B3 12X20 FV 編碼器
baumer 11093575 GMP1,0 LT-6 B3/B5/B14 12x20/10x15 AB-H 編碼器
baumer 11078777 GMP1,0 LT-7 + FS90-1 B14 14x30 編碼器
baumer 11080401 GMP1,0 LT-7 + FS90-3 B5kd 14X30 編碼器
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baumer 11099126 GMP1,0 LT-7 B5 12X20 編碼器
baumer 11092476 GMP1,0 LT-7 B5f 55 16k1:30 編碼器
baumer 11076042 GMP1,0 LT-7 B5k 14X30 編碼器
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baumer 11055547 GMP1,0 LT-7 B5N 14x30 編碼器
baumer 11055544 GMP1,0 LT-7 B5S 14X30 編碼器
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baumer 11102007 GMP1,0 LT-8 B5s/B14 14X30 / 10X15 編碼器
baumer 11084427 GMP1,0/TDP13 AB-HAUBE V 2WE 67 編碼器
baumer 11111547 GMPZ1,0 LT-1 B3 12X20 / 10X15 編碼器
baumer 11089017 GMPZ1,0 LT-1 B5 12X20 編碼器
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baumer 11095827 GMPZ1,0 LT-4 + POG9 DN 112 B14/B14 編碼器
baumer 11102322 GMPZ1,0 LT-4 B3 12X20 編碼器
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baumer 11088885 GMPZ1,0 LT-4 B5 12X20 編碼器
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baumer 11091365 GMPZ1,0 LT-4 B5K 14x30 FV 編碼器
baumer 11083374 GMPZ1,0 LT-4 B5s 14X30 編碼器
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baumer 11079189 GMPZ1,0 LT-7 B5N 14X30 編碼器
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baumer 11032202 GNAMG.0153P32 編碼器
baumer 11107376 GNAMG.0153P33 編碼器
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baumer 11032204 GNAMG.0155P32 編碼器
baumer 10167424 GNAMG.0155PA2 編碼器
baumer 11002147 GNAMG.0213P32 編碼器
baumer 11002473 GNAMG.0213PA2 編碼器
在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析軟件如Origin、Matlab等都存在各自的一些缺點(diǎn)，效率偏低?；趫D形化編程工具LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的設(shè)計(jì)，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺(tái)具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機(jī)交互界面友好等優(yōu)點(diǎn)，可以在各航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中推廣使用。
關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動(dòng)機(jī)；數(shù)據(jù)分析
1概述
在型號(hào)研制過(guò)程中，為了完成考核試驗(yàn)，需要制造一定數(shù)量的試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)，須經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)以達(dá)到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，型號(hào)研制一般需要20～30臺(tái)試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試車時(shí)數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動(dòng)機(jī)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這些數(shù)字[1]。長(zhǎng)期的試驗(yàn)，伴隨大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動(dòng)機(jī)的性能好壞或者排查試驗(yàn)故障。在發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計(jì)定型階段以后，簡(jiǎn)單常見(jiàn)的故障都已排除，這時(shí)候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動(dòng)機(jī)這些故障的排除，離不開試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與分析。美國(guó)國(guó)家儀器公司（NationalInstruments，簡(jiǎn)稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計(jì)算機(jī)編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語(yǔ)言，又稱為“G”語(yǔ)言。使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不用寫程序代碼，取而代之的是流程圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個(gè)面向終用戶的工具。所有的LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器（VI），由前面板和程序框圖組成。前面板是用來(lái)放置各種控件的，程序框圖是用來(lái)編寫代碼，不過(guò)LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來(lái)，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認(rèn)可，越來(lái)越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語(yǔ)言的手選，通過(guò)使用LabVIEW功能強(qiáng)大的圖形化編程語(yǔ)言能夠成倍地提高編程效率。
2需求分析
在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)與試飛過(guò)程中，往往會(huì)碰到各種各樣的故障，這個(gè)時(shí)候就需要查看試驗(yàn)試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過(guò)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。當(dāng)前流行的圖形可視化和數(shù)據(jù)分析軟件有Matlab、Mathmatica和Maple等。這些軟件功能強(qiáng)大，可以滿足科技工作中的許多需要，但使用這些軟件需要一定的計(jì)算機(jī)編程知識(shí)和矩陣知識(shí)，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]?？蒲性囼?yàn)中，也有大部分人使用Origin進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡(jiǎn)單易學(xué)、操作靈活的繪圖軟件，且圖形界面漂亮，但是它也存在以下缺點(diǎn)：（1）繪圖后需手動(dòng)改變圖例文字的大小、手動(dòng)更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒(méi)有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項(xiàng)，因?yàn)閿?shù)字量數(shù)據(jù)不是0就是1，使用Origin繪圖，所有數(shù)字量數(shù)據(jù)線會(huì)相互重疊。而對(duì)數(shù)字量數(shù)據(jù)進(jìn)行四則運(yùn)算后再繪圖，無(wú)疑會(huì)增加工作量。（3）Origin繪制圖形后，在已繪制的圖形上增減另一參數(shù)的數(shù)據(jù)線時(shí)，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進(jìn)行故障分析時(shí)，效率極為低下。因此，為了解決通用繪圖軟件存在的各種弊端，開發(fā)一款的數(shù)據(jù)分析軟件，同時(shí)適合txt和csv格式，是及其必要的。
3軟件設(shè)計(jì)
3.1主要設(shè)計(jì)思想
采用事件結(jié)構(gòu)（EventStructure）的方式，事件結(jié)構(gòu)可以用于編寫等待事件發(fā)生的高效代碼。事件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時(shí)。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測(cè)的，并且在沒(méi)有事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無(wú)意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個(gè)分支，可以注冊(cè)用來(lái)處理一個(gè)或多個(gè)事件。本數(shù)據(jù)分析軟件采用常用的While循環(huán)+事件結(jié)構(gòu)的方法，把“開始繪圖”、“數(shù)據(jù)輸出”等按鈕控件的值改變、“參數(shù)文件路徑”值改變、“波形圖”游標(biāo)移動(dòng)、標(biāo)尺范圍更改等注冊(cè)為事件結(jié)構(gòu)的一個(gè)分支，在每一個(gè)事件分支中進(jìn)行相應(yīng)的事件處理。
3.2總體框架路徑
輸入控件，用于打開需要繪圖的數(shù)據(jù)文件，波形圖控件用于顯示模擬量數(shù)據(jù)（如轉(zhuǎn)速、排氣溫度、燃油流量等），數(shù)字波形圖控件用于顯示數(shù)字量數(shù)據(jù)（開關(guān)量、故障字等），多列列表框用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的參數(shù)名與數(shù)值。波形圖與數(shù)字波形圖上下并排放在一起，兩者共用同一橫坐標(biāo)。
3.3軟件實(shí)現(xiàn)
3.3.1軟件工作流程軟件平臺(tái)工作流程如圖1所示。先通過(guò)參數(shù)配置VI生成繪圖參數(shù)文件，再打開主程序，加載配置文件，進(jìn)行繪圖。可對(duì)圖形進(jìn)行縮放，拖動(dòng)游標(biāo)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對(duì)圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖前，先要告訴軟件該列數(shù)據(jù)的參數(shù)名，是轉(zhuǎn)速、排氣溫度還是其他。然而由于不同數(shù)據(jù)文件中的參數(shù)名、參數(shù)個(gè)數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進(jìn)行參數(shù)名的提取，如圖2所示。使用“讀取文本文件”函數(shù)（按行）讀取數(shù)據(jù)文件到字符串顯示控件，讀取到參數(shù)名時(shí)將其添加到列表框控件，后使用“寫入文本文件”函數(shù)把這些參數(shù)名保存到Excel格式參數(shù)配置文件中，如圖3所示。左邊一列為全部參數(shù)名，第二、三列分別為模擬量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名，第四、五列為數(shù)字量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名。繪圖時(shí)增減繪圖參數(shù)，可直接在Excel參數(shù)配置文件中修改，再加載進(jìn)繪圖軟件中即可，大大提高工作效率。3.3.3提取數(shù)據(jù)到數(shù)組對(duì)于大數(shù)據(jù)文件（幾百M(fèi)B甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會(huì)存在等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者提示“完成該操作所需內(nèi)存不足”的現(xiàn)象。在讀取數(shù)據(jù)文件時(shí)，采用按行讀取的方式，見(jiàn)圖4，并加入計(jì)數(shù)循環(huán)次數(shù)限定，分別有起始行、總行數(shù)、大索引值，在碰到這些限制值時(shí)及時(shí)跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因?yàn)閿?shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)出現(xiàn)不響應(yīng)的現(xiàn)象。起始行———從數(shù)據(jù)文件的第幾行開始讀取數(shù)據(jù)。總行數(shù)———讀取到數(shù)據(jù)文件的第幾行結(jié)束。大索引———參數(shù)配置文件中，所需繪圖參數(shù)的大索引值，代表每一行中要讀取的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進(jìn)行數(shù)據(jù)分離后得到的字符串?dāng)?shù)組。數(shù)據(jù)分離使用“匹配模式”函數(shù)，其正則表達(dá)式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負(fù)數(shù)值、時(shí)間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時(shí)調(diào)用。3.3.4實(shí)時(shí)顯示坐標(biāo)值為了實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前點(diǎn)的參數(shù)值，在波形圖與數(shù)字波形圖中以寫入游標(biāo)列表的形式創(chuàng)建動(dòng)態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過(guò)檢測(cè)游標(biāo)移動(dòng)事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實(shí)時(shí)顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進(jìn)行圖形縮放時(shí)，為了使波形圖和數(shù)字波形圖共用同一橫坐標(biāo)，需要注冊(cè)“標(biāo)尺范圍改變”事件。在“標(biāo)尺范圍改變”事件中，波形圖與數(shù)字波形圖的橫坐標(biāo)范圍相互賦值。然后將橫坐標(biāo)范圍的平均值賦給游標(biāo)索引，使圖形縮放后，游標(biāo)顯示在圖形的中心。
4運(yùn)行結(jié)果
軟件讀取某發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測(cè)量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動(dòng)開關(guān)、起動(dòng)過(guò)程中等數(shù)字量。移動(dòng)黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會(huì)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點(diǎn)的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r(shí)顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時(shí)間；根據(jù)需求，還可以使用波形圖與數(shù)字波形圖的圖形工具選板對(duì)圖形進(jìn)行縮放；也可以右擊圖形界面，在菜單中選擇“創(chuàng)建注釋”，在合適的位置添加注釋文字，如圖6中分別在排氣溫度（EGT）和測(cè)量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析是一項(xiàng)繁重、費(fèi)時(shí)的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)圖形表達(dá)清楚，往往需要耗時(shí)半天以上?；贚abVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計(jì)了友好的人機(jī)交互界面，通過(guò)該數(shù)據(jù)平臺(tái)，1小時(shí)以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時(shí)，通過(guò)修改參數(shù)配置文件，5分鐘以內(nèi)就可以完成圖形重繪。由于該數(shù)據(jù)處理平臺(tái)繪圖參數(shù)是從原數(shù)據(jù)文件直接讀取的，不局限于單一的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，它適用于一切txt和csv格式數(shù)據(jù)文件的分析，可以推廣到各發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中使用。
baumer 11032208 GNAMG.0215P32 編碼器
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baumer 11032234 GPI0W.5102239 編碼器
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baumer 11067443 GT7.08 L/420 12H7 Kab 0,6 編碼器
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baumer 11097593 GT7.08 L/420 15H7 ST-RAD 編碼器
在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析軟件如Origin、Matlab等都存在各自的一些缺點(diǎn)，效率偏低?；趫D形化編程工具LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的設(shè)計(jì)，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺(tái)具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機(jī)交互界面友好等優(yōu)點(diǎn)，可以在各航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中推廣使用。
關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動(dòng)機(jī)；數(shù)據(jù)分析
1概述
在型號(hào)研制過(guò)程中，為了完成考核試驗(yàn)，需要制造一定數(shù)量的試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)，須經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)以達(dá)到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，型號(hào)研制一般需要20～30臺(tái)試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試車時(shí)數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動(dòng)機(jī)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這些數(shù)字[1]。長(zhǎng)期的試驗(yàn)，伴隨大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動(dòng)機(jī)的性能好壞或者排查試驗(yàn)故障。在發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計(jì)定型階段以后，簡(jiǎn)單常見(jiàn)的故障都已排除，這時(shí)候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動(dòng)機(jī)這些故障的排除，離不開試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與分析。美國(guó)國(guó)家儀器公司（NationalInstruments，簡(jiǎn)稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計(jì)算機(jī)編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語(yǔ)言，又稱為“G”語(yǔ)言。使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不用寫程序代碼，取而代之的是流程圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個(gè)面向終用戶的工具。所有的LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器（VI），由前面板和程序框圖組成。前面板是用來(lái)放置各種控件的，程序框圖是用來(lái)編寫代碼，不過(guò)LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來(lái)，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認(rèn)可，越來(lái)越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語(yǔ)言的手選，通過(guò)使用LabVIEW功能強(qiáng)大的圖形化編程語(yǔ)言能夠成倍地提高編程效率。
2需求分析
在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)與試飛過(guò)程中，往往會(huì)碰到各種各樣的故障，這個(gè)時(shí)候就需要查看試驗(yàn)試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過(guò)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。當(dāng)前流行的圖形可視化和數(shù)據(jù)分析軟件有Matlab、Mathmatica和Maple等。這些軟件功能強(qiáng)大，可以滿足科技工作中的許多需要，但使用這些軟件需要一定的計(jì)算機(jī)編程知識(shí)和矩陣知識(shí)，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]。科研試驗(yàn)中，也有大部分人使用Origin進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡(jiǎn)單易學(xué)、操作靈活的繪圖軟件，且圖形界面漂亮，但是它也存在以下缺點(diǎn)：（1）繪圖后需手動(dòng)改變圖例文字的大小、手動(dòng)更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒(méi)有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項(xiàng)，因?yàn)閿?shù)字量數(shù)據(jù)不是0就是1，使用Origin繪圖，所有數(shù)字量數(shù)據(jù)線會(huì)相互重疊。而對(duì)數(shù)字量數(shù)據(jù)進(jìn)行四則運(yùn)算后再繪圖，無(wú)疑會(huì)增加工作量。（3）Origin繪制圖形后，在已繪制的圖形上增減另一參數(shù)的數(shù)據(jù)線時(shí)，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進(jìn)行故障分析時(shí)，效率極為低下。因此，為了解決通用繪圖軟件存在的各種弊端，開發(fā)一款的數(shù)據(jù)分析軟件，同時(shí)適合txt和csv格式，是及其必要的。
3軟件設(shè)計(jì)
3.1主要設(shè)計(jì)思想
采用事件結(jié)構(gòu)（EventStructure）的方式，事件結(jié)構(gòu)可以用于編寫等待事件發(fā)生的高效代碼。事件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時(shí)。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測(cè)的，并且在沒(méi)有事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無(wú)意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個(gè)分支，可以注冊(cè)用來(lái)處理一個(gè)或多個(gè)事件。本數(shù)據(jù)分析軟件采用常用的While循環(huán)+事件結(jié)構(gòu)的方法，把“開始繪圖”、“數(shù)據(jù)輸出”等按鈕控件的值改變、“參數(shù)文件路徑”值改變、“波形圖”游標(biāo)移動(dòng)、標(biāo)尺范圍更改等注冊(cè)為事件結(jié)構(gòu)的一個(gè)分支，在每一個(gè)事件分支中進(jìn)行相應(yīng)的事件處理。
3.2總體框架路徑
輸入控件，用于打開需要繪圖的數(shù)據(jù)文件，波形圖控件用于顯示模擬量數(shù)據(jù)（如轉(zhuǎn)速、排氣溫度、燃油流量等），數(shù)字波形圖控件用于顯示數(shù)字量數(shù)據(jù)（開關(guān)量、故障字等），多列列表框用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的參數(shù)名與數(shù)值。波形圖與數(shù)字波形圖上下并排放在一起，兩者共用同一橫坐標(biāo)。
3.3軟件實(shí)現(xiàn)
3.3.1軟件工作流程軟件平臺(tái)工作流程如圖1所示。先通過(guò)參數(shù)配置VI生成繪圖參數(shù)文件，再打開主程序，加載配置文件，進(jìn)行繪圖?？蓪?duì)圖形進(jìn)行縮放，拖動(dòng)游標(biāo)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對(duì)圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖前，先要告訴軟件該列數(shù)據(jù)的參數(shù)名，是轉(zhuǎn)速、排氣溫度還是其他。然而由于不同數(shù)據(jù)文件中的參數(shù)名、參數(shù)個(gè)數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進(jìn)行參數(shù)名的提取，如圖2所示。使用“讀取文本文件”函數(shù)（按行）讀取數(shù)據(jù)文件到字符串顯示控件，讀取到參數(shù)名時(shí)將其添加到列表框控件，后使用“寫入文本文件”函數(shù)把這些參數(shù)名保存到Excel格式參數(shù)配置文件中，如圖3所示。左邊一列為全部參數(shù)名，第二、三列分別為模擬量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名，第四、五列為數(shù)字量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名。繪圖時(shí)增減繪圖參數(shù)，可直接在Excel參數(shù)配置文件中修改，再加載進(jìn)繪圖軟件中即可，大大提高工作效率。3.3.3提取數(shù)據(jù)到數(shù)組對(duì)于大數(shù)據(jù)文件（幾百M(fèi)B甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會(huì)存在等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者提示“完成該操作所需內(nèi)存不足”的現(xiàn)象。在讀取數(shù)據(jù)文件時(shí)，采用按行讀取的方式，見(jiàn)圖4，并加入計(jì)數(shù)循環(huán)次數(shù)限定，分別有起始行、總行數(shù)、大索引值，在碰到這些限制值時(shí)及時(shí)跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因?yàn)閿?shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)出現(xiàn)不響應(yīng)的現(xiàn)象。起始行———從數(shù)據(jù)文件的第幾行開始讀取數(shù)據(jù)?？傂袛?shù)———讀取到數(shù)據(jù)文件的第幾行結(jié)束。大索引———參數(shù)配置文件中，所需繪圖參數(shù)的大索引值，代表每一行中要讀取的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進(jìn)行數(shù)據(jù)分離后得到的字符串?dāng)?shù)組。數(shù)據(jù)分離使用“匹配模式”函數(shù)，其正則表達(dá)式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負(fù)數(shù)值、時(shí)間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時(shí)調(diào)用。3.3.4實(shí)時(shí)顯示坐標(biāo)值為了實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前點(diǎn)的參數(shù)值，在波形圖與數(shù)字波形圖中以寫入游標(biāo)列表的形式創(chuàng)建動(dòng)態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過(guò)檢測(cè)游標(biāo)移動(dòng)事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實(shí)時(shí)顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進(jìn)行圖形縮放時(shí)，為了使波形圖和數(shù)字波形圖共用同一橫坐標(biāo)，需要注冊(cè)“標(biāo)尺范圍改變”事件。在“標(biāo)尺范圍改變”事件中，波形圖與數(shù)字波形圖的橫坐標(biāo)范圍相互賦值。然后將橫坐標(biāo)范圍的平均值賦給游標(biāo)索引，使圖形縮放后，游標(biāo)顯示在圖形的中心。
4運(yùn)行結(jié)果
軟件讀取某發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測(cè)量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動(dòng)開關(guān)、起動(dòng)過(guò)程中等數(shù)字量。移動(dòng)黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會(huì)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點(diǎn)的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r(shí)顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時(shí)間；根據(jù)需求，還可以使用波形圖與數(shù)字波形圖的圖形工具選板對(duì)圖形進(jìn)行縮放；也可以右擊圖形界面，在菜單中選擇“創(chuàng)建注釋”，在合適的位置添加注釋文字，如圖6中分別在排氣溫度（EGT）和測(cè)量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析是一項(xiàng)繁重、費(fèi)時(shí)的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)圖形表達(dá)清楚，往往需要耗時(shí)半天以上?；贚abVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計(jì)了友好的人機(jī)交互界面，通過(guò)該數(shù)據(jù)平臺(tái)，1小時(shí)以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時(shí)，通過(guò)修改參數(shù)配置文件，5分鐘以內(nèi)就可以完成圖形重繪。由于該數(shù)據(jù)處理平臺(tái)繪圖參數(shù)是從原數(shù)據(jù)文件直接讀取的，不局限于單一的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，它適用于一切txt和csv格式數(shù)據(jù)文件的分析，可以推廣到各發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中使用。
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在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析軟件如Origin、Matlab等都存在各自的一些缺點(diǎn)，效率偏低?；趫D形化編程工具LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的設(shè)計(jì)，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺(tái)具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機(jī)交互界面友好等優(yōu)點(diǎn)，可以在各航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中推廣使用。
關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動(dòng)機(jī)；數(shù)據(jù)分析
1概述
在型號(hào)研制過(guò)程中，為了完成考核試驗(yàn)，需要制造一定數(shù)量的試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)，須經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)以達(dá)到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，型號(hào)研制一般需要20～30臺(tái)試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試車時(shí)數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動(dòng)機(jī)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這些數(shù)字[1]。長(zhǎng)期的試驗(yàn)，伴隨大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動(dòng)機(jī)的性能好壞或者排查試驗(yàn)故障。在發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計(jì)定型階段以后，簡(jiǎn)單常見(jiàn)的故障都已排除，這時(shí)候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動(dòng)機(jī)這些故障的排除，離不開試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與分析。美國(guó)國(guó)家儀器公司（NationalInstruments，簡(jiǎn)稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計(jì)算機(jī)編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語(yǔ)言，又稱為“G”語(yǔ)言。使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不用寫程序代碼，取而代之的是流程圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個(gè)面向終用戶的工具。所有的LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器（VI），由前面板和程序框圖組成。前面板是用來(lái)放置各種控件的，程序框圖是用來(lái)編寫代碼，不過(guò)LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來(lái)，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認(rèn)可，越來(lái)越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語(yǔ)言的手選，通過(guò)使用LabVIEW功能強(qiáng)大的圖形化編程語(yǔ)言能夠成倍地提高編程效率。
2需求分析
在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)與試飛過(guò)程中，往往會(huì)碰到各種各樣的故障，這個(gè)時(shí)候就需要查看試驗(yàn)試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過(guò)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。當(dāng)前流行的圖形可視化和數(shù)據(jù)分析軟件有Matlab、Mathmatica和Maple等。這些軟件功能強(qiáng)大，可以滿足科技工作中的許多需要，但使用這些軟件需要一定的計(jì)算機(jī)編程知識(shí)和矩陣知識(shí)，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]?？蒲性囼?yàn)中，也有大部分人使用Origin進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡(jiǎn)單易學(xué)、操作靈活的繪圖軟件，且圖形界面漂亮，但是它也存在以下缺點(diǎn)：（1）繪圖后需手動(dòng)改變圖例文字的大小、手動(dòng)更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒(méi)有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項(xiàng)，因?yàn)閿?shù)字量數(shù)據(jù)不是0就是1，使用Origin繪圖，所有數(shù)字量數(shù)據(jù)線會(huì)相互重疊。而對(duì)數(shù)字量數(shù)據(jù)進(jìn)行四則運(yùn)算后再繪圖，無(wú)疑會(huì)增加工作量。（3）Origin繪制圖形后，在已繪制的圖形上增減另一參數(shù)的數(shù)據(jù)線時(shí)，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進(jìn)行故障分析時(shí)，效率極為低下。因此，為了解決通用繪圖軟件存在的各種弊端，開發(fā)一款的數(shù)據(jù)分析軟件，同時(shí)適合txt和csv格式，是及其必要的。
3軟件設(shè)計(jì)
3.1主要設(shè)計(jì)思想
采用事件結(jié)構(gòu)（EventStructure）的方式，事件結(jié)構(gòu)可以用于編寫等待事件發(fā)生的高效代碼。事件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時(shí)。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測(cè)的，并且在沒(méi)有事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無(wú)意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個(gè)分支，可以注冊(cè)用來(lái)處理一個(gè)或多個(gè)事件。本數(shù)據(jù)分析軟件采用常用的While循環(huán)+事件結(jié)構(gòu)的方法，把“開始繪圖”、“數(shù)據(jù)輸出”等按鈕控件的值改變、“參數(shù)文件路徑”值改變、“波形圖”游標(biāo)移動(dòng)、標(biāo)尺范圍更改等注冊(cè)為事件結(jié)構(gòu)的一個(gè)分支，在每一個(gè)事件分支中進(jìn)行相應(yīng)的事件處理。
3.2總體框架路徑
輸入控件，用于打開需要繪圖的數(shù)據(jù)文件，波形圖控件用于顯示模擬量數(shù)據(jù)（如轉(zhuǎn)速、排氣溫度、燃油流量等），數(shù)字波形圖控件用于顯示數(shù)字量數(shù)據(jù)（開關(guān)量、故障字等），多列列表框用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的參數(shù)名與數(shù)值。波形圖與數(shù)字波形圖上下并排放在一起，兩者共用同一橫坐標(biāo)。
3.3軟件實(shí)現(xiàn)
3.3.1軟件工作流程軟件平臺(tái)工作流程如圖1所示。先通過(guò)參數(shù)配置VI生成繪圖參數(shù)文件，再打開主程序，加載配置文件，進(jìn)行繪圖。可對(duì)圖形進(jìn)行縮放，拖動(dòng)游標(biāo)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對(duì)圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖前，先要告訴軟件該列數(shù)據(jù)的參數(shù)名，是轉(zhuǎn)速、排氣溫度還是其他。然而由于不同數(shù)據(jù)文件中的參數(shù)名、參數(shù)個(gè)數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進(jìn)行參數(shù)名的提取，如圖2所示。使用“讀取文本文件”函數(shù)（按行）讀取數(shù)據(jù)文件到字符串顯示控件，讀取到參數(shù)名時(shí)將其添加到列表框控件，后使用“寫入文本文件”函數(shù)把這些參數(shù)名保存到Excel格式參數(shù)配置文件中，如圖3所示。左邊一列為全部參數(shù)名，第二、三列分別為模擬量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名，第四、五列為數(shù)字量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名。繪圖時(shí)增減繪圖參數(shù)，可直接在Excel參數(shù)配置文件中修改，再加載進(jìn)繪圖軟件中即可，大大提高工作效率。3.3.3提取數(shù)據(jù)到數(shù)組對(duì)于大數(shù)據(jù)文件（幾百M(fèi)B甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會(huì)存在等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者提示“完成該操作所需內(nèi)存不足”的現(xiàn)象。在讀取數(shù)據(jù)文件時(shí)，采用按行讀取的方式，見(jiàn)圖4，并加入計(jì)數(shù)循環(huán)次數(shù)限定，分別有起始行、總行數(shù)、大索引值，在碰到這些限制值時(shí)及時(shí)跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因?yàn)閿?shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)出現(xiàn)不響應(yīng)的現(xiàn)象。起始行———從數(shù)據(jù)文件的第幾行開始讀取數(shù)據(jù)。總行數(shù)———讀取到數(shù)據(jù)文件的第幾行結(jié)束。大索引———參數(shù)配置文件中，所需繪圖參數(shù)的大索引值，代表每一行中要讀取的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進(jìn)行數(shù)據(jù)分離后得到的字符串?dāng)?shù)組。數(shù)據(jù)分離使用“匹配模式”函數(shù)，其正則表達(dá)式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負(fù)數(shù)值、時(shí)間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時(shí)調(diào)用。3.3.4實(shí)時(shí)顯示坐標(biāo)值為了實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前點(diǎn)的參數(shù)值，在波形圖與數(shù)字波形圖中以寫入游標(biāo)列表的形式創(chuàng)建動(dòng)態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過(guò)檢測(cè)游標(biāo)移動(dòng)事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實(shí)時(shí)顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進(jìn)行圖形縮放時(shí)，為了使波形圖和數(shù)字波形圖共用同一橫坐標(biāo)，需要注冊(cè)“標(biāo)尺范圍改變”事件。在“標(biāo)尺范圍改變”事件中，波形圖與數(shù)字波形圖的橫坐標(biāo)范圍相互賦值。然后將橫坐標(biāo)范圍的平均值賦給游標(biāo)索引，使圖形縮放后，游標(biāo)顯示在圖形的中心。
4運(yùn)行結(jié)果
軟件讀取某發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測(cè)量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動(dòng)開關(guān)、起動(dòng)過(guò)程中等數(shù)字量。移動(dòng)黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會(huì)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點(diǎn)的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r(shí)顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時(shí)間；根據(jù)需求，還可以使用波形圖與數(shù)字波形圖的圖形工具選板對(duì)圖形進(jìn)行縮放；也可以右擊圖形界面，在菜單中選擇“創(chuàng)建注釋”，在合適的位置添加注釋文字，如圖6中分別在排氣溫度（EGT）和測(cè)量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析是一項(xiàng)繁重、費(fèi)時(shí)的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)圖形表達(dá)清楚，往往需要耗時(shí)半天以上?；贚abVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計(jì)了友好的人機(jī)交互界面，通過(guò)該數(shù)據(jù)平臺(tái)，1小時(shí)以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時(shí)，通過(guò)修改參數(shù)配置文件，5分鐘以內(nèi)就可以完成圖形重繪。由于該數(shù)據(jù)處理平臺(tái)繪圖參數(shù)是從原數(shù)據(jù)文件直接讀取的，不局限于單一的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，它適用于一切txt和csv格式數(shù)據(jù)文件的分析，可以推廣到各發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中使用。
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在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析軟件如Origin、Matlab等都存在各自的一些缺點(diǎn)，效率偏低。基于圖形化編程工具LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的設(shè)計(jì)，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺(tái)具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機(jī)交互界面友好等優(yōu)點(diǎn)，可以在各航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中推廣使用。
關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動(dòng)機(jī)；數(shù)據(jù)分析
1概述
在型號(hào)研制過(guò)程中，為了完成考核試驗(yàn)，需要制造一定數(shù)量的試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)，須經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)以達(dá)到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，型號(hào)研制一般需要20～30臺(tái)試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試車時(shí)數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動(dòng)機(jī)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這些數(shù)字[1]。長(zhǎng)期的試驗(yàn)，伴隨大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動(dòng)機(jī)的性能好壞或者排查試驗(yàn)故障。在發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計(jì)定型階段以后，簡(jiǎn)單常見(jiàn)的故障都已排除，這時(shí)候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動(dòng)機(jī)這些故障的排除，離不開試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與分析。美國(guó)國(guó)家儀器公司（NationalInstruments，簡(jiǎn)稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計(jì)算機(jī)編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語(yǔ)言，又稱為“G”語(yǔ)言。使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不用寫程序代碼，取而代之的是流程圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個(gè)面向終用戶的工具。所有的LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器（VI），由前面板和程序框圖組成。前面板是用來(lái)放置各種控件的，程序框圖是用來(lái)編寫代碼，不過(guò)LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來(lái)，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認(rèn)可，越來(lái)越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語(yǔ)言的手選，通過(guò)使用LabVIEW功能強(qiáng)大的圖形化編程語(yǔ)言能夠成倍地提高編程效率。
2需求分析
在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)與試飛過(guò)程中，往往會(huì)碰到各種各樣的故障，這個(gè)時(shí)候就需要查看試驗(yàn)試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過(guò)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。當(dāng)前流行的圖形可視化和數(shù)據(jù)分析軟件有Matlab、Mathmatica和Maple等。這些軟件功能強(qiáng)大，可以滿足科技工作中的許多需要，但使用這些軟件需要一定的計(jì)算機(jī)編程知識(shí)和矩陣知識(shí)，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]。科研試驗(yàn)中，也有大部分人使用Origin進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡(jiǎn)單易學(xué)、操作靈活的繪圖軟件，且圖形界面漂亮，但是它也存在以下缺點(diǎn)：（1）繪圖后需手動(dòng)改變圖例文字的大小、手動(dòng)更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒(méi)有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項(xiàng)，因?yàn)閿?shù)字量數(shù)據(jù)不是0就是1，使用Origin繪圖，所有數(shù)字量數(shù)據(jù)線會(huì)相互重疊。而對(duì)數(shù)字量數(shù)據(jù)進(jìn)行四則運(yùn)算后再繪圖，無(wú)疑會(huì)增加工作量。（3）Origin繪制圖形后，在已繪制的圖形上增減另一參數(shù)的數(shù)據(jù)線時(shí)，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進(jìn)行故障分析時(shí)，效率極為低下。因此，為了解決通用繪圖軟件存在的各種弊端，開發(fā)一款的數(shù)據(jù)分析軟件，同時(shí)適合txt和csv格式，是及其必要的。
3軟件設(shè)計(jì)
3.1主要設(shè)計(jì)思想
采用事件結(jié)構(gòu)（EventStructure）的方式，事件結(jié)構(gòu)可以用于編寫等待事件發(fā)生的高效代碼。事件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時(shí)。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測(cè)的，并且在沒(méi)有事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無(wú)意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個(gè)分支，可以注冊(cè)用來(lái)處理一個(gè)或多個(gè)事件。本數(shù)據(jù)分析軟件采用常用的While循環(huán)+事件結(jié)構(gòu)的方法，把“開始繪圖”、“數(shù)據(jù)輸出”等按鈕控件的值改變、“參數(shù)文件路徑”值改變、“波形圖”游標(biāo)移動(dòng)、標(biāo)尺范圍更改等注冊(cè)為事件結(jié)構(gòu)的一個(gè)分支，在每一個(gè)事件分支中進(jìn)行相應(yīng)的事件處理。
3.2總體框架路徑
輸入控件，用于打開需要繪圖的數(shù)據(jù)文件，波形圖控件用于顯示模擬量數(shù)據(jù)（如轉(zhuǎn)速、排氣溫度、燃油流量等），數(shù)字波形圖控件用于顯示數(shù)字量數(shù)據(jù)（開關(guān)量、故障字等），多列列表框用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的參數(shù)名與數(shù)值。波形圖與數(shù)字波形圖上下并排放在一起，兩者共用同一橫坐標(biāo)。
3.3軟件實(shí)現(xiàn)
3.3.1軟件工作流程軟件平臺(tái)工作流程如圖1所示。先通過(guò)參數(shù)配置VI生成繪圖參數(shù)文件，再打開主程序，加載配置文件，進(jìn)行繪圖。可對(duì)圖形進(jìn)行縮放，拖動(dòng)游標(biāo)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對(duì)圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖前，先要告訴軟件該列數(shù)據(jù)的參數(shù)名，是轉(zhuǎn)速、排氣溫度還是其他。然而由于不同數(shù)據(jù)文件中的參數(shù)名、參數(shù)個(gè)數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進(jìn)行參數(shù)名的提取，如圖2所示。使用“讀取文本文件”函數(shù)（按行）讀取數(shù)據(jù)文件到字符串顯示控件，讀取到參數(shù)名時(shí)將其添加到列表框控件，后使用“寫入文本文件”函數(shù)把這些參數(shù)名保存到Excel格式參數(shù)配置文件中，如圖3所示。左邊一列為全部參數(shù)名，第二、三列分別為模擬量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名，第四、五列為數(shù)字量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名。繪圖時(shí)增減繪圖參數(shù)，可直接在Excel參數(shù)配置文件中修改，再加載進(jìn)繪圖軟件中即可，大大提高工作效率。3.3.3提取數(shù)據(jù)到數(shù)組對(duì)于大數(shù)據(jù)文件（幾百M(fèi)B甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會(huì)存在等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者提示“完成該操作所需內(nèi)存不足”的現(xiàn)象。在讀取數(shù)據(jù)文件時(shí)，采用按行讀取的方式，見(jiàn)圖4，并加入計(jì)數(shù)循環(huán)次數(shù)限定，分別有起始行、總行數(shù)、大索引值，在碰到這些限制值時(shí)及時(shí)跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因?yàn)閿?shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)出現(xiàn)不響應(yīng)的現(xiàn)象。起始行———從數(shù)據(jù)文件的第幾行開始讀取數(shù)據(jù)。總行數(shù)———讀取到數(shù)據(jù)文件的第幾行結(jié)束。大索引———參數(shù)配置文件中，所需繪圖參數(shù)的大索引值，代表每一行中要讀取的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進(jìn)行數(shù)據(jù)分離后得到的字符串?dāng)?shù)組。數(shù)據(jù)分離使用“匹配模式”函數(shù)，其正則表達(dá)式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負(fù)數(shù)值、時(shí)間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時(shí)調(diào)用。3.3.4實(shí)時(shí)顯示坐標(biāo)值為了實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前點(diǎn)的參數(shù)值，在波形圖與數(shù)字波形圖中以寫入游標(biāo)列表的形式創(chuàng)建動(dòng)態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過(guò)檢測(cè)游標(biāo)移動(dòng)事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實(shí)時(shí)顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進(jìn)行圖形縮放時(shí)，為了使波形圖和數(shù)字波形圖共用同一橫坐標(biāo)，需要注冊(cè)“標(biāo)尺范圍改變”事件。在“標(biāo)尺范圍改變”事件中，波形圖與數(shù)字波形圖的橫坐標(biāo)范圍相互賦值。然后將橫坐標(biāo)范圍的平均值賦給游標(biāo)索引，使圖形縮放后，游標(biāo)顯示在圖形的中心。
4運(yùn)行結(jié)果
軟件讀取某發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測(cè)量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動(dòng)開關(guān)、起動(dòng)過(guò)程中等數(shù)字量。移動(dòng)黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會(huì)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點(diǎn)的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r(shí)顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時(shí)間；根據(jù)需求，還可以使用波形圖與數(shù)字波形圖的圖形工具選板對(duì)圖形進(jìn)行縮放；也可以右擊圖形界面，在菜單中選擇“創(chuàng)建注釋”，在合適的位置添加注釋文字，如圖6中分別在排氣溫度（EGT）和測(cè)量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析是一項(xiàng)繁重、費(fèi)時(shí)的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)圖形表達(dá)清楚，往往需要耗時(shí)半天以上?；贚abVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計(jì)了友好的人機(jī)交互界面，通過(guò)該數(shù)據(jù)平臺(tái)，1小時(shí)以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時(shí)，通過(guò)修改參數(shù)配置文件，5分鐘以內(nèi)就可以完成圖形重繪。由于該數(shù)據(jù)處理平臺(tái)繪圖參數(shù)是從原數(shù)據(jù)文件直接讀取的，不局限于單一的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，它適用于一切txt和csv格式數(shù)據(jù)文件的分析，可以推廣到各發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中使用。
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在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析軟件如Origin、Matlab等都存在各自的一些缺點(diǎn)，效率偏低?；趫D形化編程工具LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的設(shè)計(jì)，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺(tái)具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機(jī)交互界面友好等優(yōu)點(diǎn)，可以在各航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中推廣使用。
關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動(dòng)機(jī)；數(shù)據(jù)分析
1概述
在型號(hào)研制過(guò)程中，為了完成考核試驗(yàn)，需要制造一定數(shù)量的試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)，須經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)以達(dá)到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，型號(hào)研制一般需要20～30臺(tái)試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試車時(shí)數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動(dòng)機(jī)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這些數(shù)字[1]。長(zhǎng)期的試驗(yàn)，伴隨大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動(dòng)機(jī)的性能好壞或者排查試驗(yàn)故障。在發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計(jì)定型階段以后，簡(jiǎn)單常見(jiàn)的故障都已排除，這時(shí)候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動(dòng)機(jī)這些故障的排除，離不開試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與分析。美國(guó)國(guó)家儀器公司（NationalInstruments，簡(jiǎn)稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計(jì)算機(jī)編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語(yǔ)言，又稱為“G”語(yǔ)言。使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不用寫程序代碼，取而代之的是流程圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個(gè)面向終用戶的工具。所有的LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器（VI），由前面板和程序框圖組成。前面板是用來(lái)放置各種控件的，程序框圖是用來(lái)編寫代碼，不過(guò)LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來(lái)，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認(rèn)可，越來(lái)越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語(yǔ)言的手選，通過(guò)使用LabVIEW功能強(qiáng)大的圖形化編程語(yǔ)言能夠成倍地提高編程效率。
2需求分析
在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)與試飛過(guò)程中，往往會(huì)碰到各種各樣的故障，這個(gè)時(shí)候就需要查看試驗(yàn)試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過(guò)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。當(dāng)前流行的圖形可視化和數(shù)據(jù)分析軟件有Matlab、Mathmatica和Maple等。這些軟件功能強(qiáng)大，可以滿足科技工作中的許多需要，但使用這些軟件需要一定的計(jì)算機(jī)編程知識(shí)和矩陣知識(shí)，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]。科研試驗(yàn)中，也有大部分人使用Origin進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡(jiǎn)單易學(xué)、操作靈活的繪圖軟件，且圖形界面漂亮，但是它也存在以下缺點(diǎn)：（1）繪圖后需手動(dòng)改變圖例文字的大小、手動(dòng)更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒(méi)有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項(xiàng)，因?yàn)閿?shù)字量數(shù)據(jù)不是0就是1，使用Origin繪圖，所有數(shù)字量數(shù)據(jù)線會(huì)相互重疊。而對(duì)數(shù)字量數(shù)據(jù)進(jìn)行四則運(yùn)算后再繪圖，無(wú)疑會(huì)增加工作量。（3）Origin繪制圖形后，在已繪制的圖形上增減另一參數(shù)的數(shù)據(jù)線時(shí)，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進(jìn)行故障分析時(shí)，效率極為低下。因此，為了解決通用繪圖軟件存在的各種弊端，開發(fā)一款的數(shù)據(jù)分析軟件，同時(shí)適合txt和csv格式，是及其必要的。
3軟件設(shè)計(jì)
3.1主要設(shè)計(jì)思想
采用事件結(jié)構(gòu)（EventStructure）的方式，事件結(jié)構(gòu)可以用于編寫等待事件發(fā)生的高效代碼。事件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時(shí)。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測(cè)的，并且在沒(méi)有事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無(wú)意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個(gè)分支，可以注冊(cè)用來(lái)處理一個(gè)或多個(gè)事件。本數(shù)據(jù)分析軟件采用常用的While循環(huán)+事件結(jié)構(gòu)的方法，把“開始繪圖”、“數(shù)據(jù)輸出”等按鈕控件的值改變、“參數(shù)文件路徑”值改變、“波形圖”游標(biāo)移動(dòng)、標(biāo)尺范圍更改等注冊(cè)為事件結(jié)構(gòu)的一個(gè)分支，在每一個(gè)事件分支中進(jìn)行相應(yīng)的事件處理。
3.2總體框架路徑
輸入控件，用于打開需要繪圖的數(shù)據(jù)文件，波形圖控件用于顯示模擬量數(shù)據(jù)（如轉(zhuǎn)速、排氣溫度、燃油流量等），數(shù)字波形圖控件用于顯示數(shù)字量數(shù)據(jù)（開關(guān)量、故障字等），多列列表框用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的參數(shù)名與數(shù)值。波形圖與數(shù)字波形圖上下并排放在一起，兩者共用同一橫坐標(biāo)。
3.3軟件實(shí)現(xiàn)
3.3.1軟件工作流程軟件平臺(tái)工作流程如圖1所示。先通過(guò)參數(shù)配置VI生成繪圖參數(shù)文件，再打開主程序，加載配置文件，進(jìn)行繪圖?？蓪?duì)圖形進(jìn)行縮放，拖動(dòng)游標(biāo)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對(duì)圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖前，先要告訴軟件該列數(shù)據(jù)的參數(shù)名，是轉(zhuǎn)速、排氣溫度還是其他。然而由于不同數(shù)據(jù)文件中的參數(shù)名、參數(shù)個(gè)數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進(jìn)行參數(shù)名的提取，如圖2所示。使用“讀取文本文件”函數(shù)（按行）讀取數(shù)據(jù)文件到字符串顯示控件，讀取到參數(shù)名時(shí)將其添加到列表框控件，后使用“寫入文本文件”函數(shù)把這些參數(shù)名保存到Excel格式參數(shù)配置文件中，如圖3所示。左邊一列為全部參數(shù)名，第二、三列分別為模擬量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名，第四、五列為數(shù)字量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名。繪圖時(shí)增減繪圖參數(shù)，可直接在Excel參數(shù)配置文件中修改，再加載進(jìn)繪圖軟件中即可，大大提高工作效率。3.3.3提取數(shù)據(jù)到數(shù)組對(duì)于大數(shù)據(jù)文件（幾百M(fèi)B甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會(huì)存在等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者提示“完成該操作所需內(nèi)存不足”的現(xiàn)象。在讀取數(shù)據(jù)文件時(shí)，采用按行讀取的方式，見(jiàn)圖4，并加入計(jì)數(shù)循環(huán)次數(shù)限定，分別有起始行、總行數(shù)、大索引值，在碰到這些限制值時(shí)及時(shí)跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因?yàn)閿?shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)出現(xiàn)不響應(yīng)的現(xiàn)象。起始行———從數(shù)據(jù)文件的第幾行開始讀取數(shù)據(jù)?？傂袛?shù)———讀取到數(shù)據(jù)文件的第幾行結(jié)束。大索引———參數(shù)配置文件中，所需繪圖參數(shù)的大索引值，代表每一行中要讀取的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進(jìn)行數(shù)據(jù)分離后得到的字符串?dāng)?shù)組。數(shù)據(jù)分離使用“匹配模式”函數(shù)，其正則表達(dá)式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負(fù)數(shù)值、時(shí)間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時(shí)調(diào)用。3.3.4實(shí)時(shí)顯示坐標(biāo)值為了實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前點(diǎn)的參數(shù)值，在波形圖與數(shù)字波形圖中以寫入游標(biāo)列表的形式創(chuàng)建動(dòng)態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過(guò)檢測(cè)游標(biāo)移動(dòng)事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實(shí)時(shí)顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進(jìn)行圖形縮放時(shí)，為了使波形圖和數(shù)字波形圖共用同一橫坐標(biāo)，需要注冊(cè)“標(biāo)尺范圍改變”事件。在“標(biāo)尺范圍改變”事件中，波形圖與數(shù)字波形圖的橫坐標(biāo)范圍相互賦值。然后將橫坐標(biāo)范圍的平均值賦給游標(biāo)索引，使圖形縮放后，游標(biāo)顯示在圖形的中心。
4運(yùn)行結(jié)果
軟件讀取某發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測(cè)量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動(dòng)開關(guān)、起動(dòng)過(guò)程中等數(shù)字量。移動(dòng)黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會(huì)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點(diǎn)的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r(shí)顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時(shí)間；根據(jù)需求，還可以使用波形圖與數(shù)字波形圖的圖形工具選板對(duì)圖形進(jìn)行縮放；也可以右擊圖形界面，在菜單中選擇“創(chuàng)建注釋”，在合適的位置添加注釋文字，如圖6中分別在排氣溫度（EGT）和測(cè)量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析是一項(xiàng)繁重、費(fèi)時(shí)的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)圖形表達(dá)清楚，往往需要耗時(shí)半天以上?；贚abVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計(jì)了友好的人機(jī)交互界面，通過(guò)該數(shù)據(jù)平臺(tái)，1小時(shí)以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時(shí)，通過(guò)修改參數(shù)配置文件，5分鐘以內(nèi)就可以完成圖形重繪。由于該數(shù)據(jù)處理平臺(tái)繪圖參數(shù)是從原數(shù)據(jù)文件直接讀取的，不局限于單一的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，它適用于一切txt和csv格式數(shù)據(jù)文件的分析，可以推廣到各發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中使用。
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在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析軟件如Origin、Matlab等都存在各自的一些缺點(diǎn)，效率偏低。基于圖形化編程工具LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的設(shè)計(jì)，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺(tái)具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機(jī)交互界面友好等優(yōu)點(diǎn)，可以在各航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中推廣使用。
關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動(dòng)機(jī)；數(shù)據(jù)分析
1概述
在型號(hào)研制過(guò)程中，為了完成考核試驗(yàn)，需要制造一定數(shù)量的試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)，須經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)以達(dá)到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，型號(hào)研制一般需要20～30臺(tái)試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試車時(shí)數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動(dòng)機(jī)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這些數(shù)字[1]。長(zhǎng)期的試驗(yàn)，伴隨大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動(dòng)機(jī)的性能好壞或者排查試驗(yàn)故障。在發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計(jì)定型階段以后，簡(jiǎn)單常見(jiàn)的故障都已排除，這時(shí)候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動(dòng)機(jī)這些故障的排除，離不開試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與分析。美國(guó)國(guó)家儀器公司（NationalInstruments，簡(jiǎn)稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計(jì)算機(jī)編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語(yǔ)言，又稱為“G”語(yǔ)言。使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不用寫程序代碼，取而代之的是流程圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個(gè)面向終用戶的工具。所有的LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器（VI），由前面板和程序框圖組成。前面板是用來(lái)放置各種控件的，程序框圖是用來(lái)編寫代碼，不過(guò)LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來(lái)，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認(rèn)可，越來(lái)越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語(yǔ)言的手選，通過(guò)使用LabVIEW功能強(qiáng)大的圖形化編程語(yǔ)言能夠成倍地提高編程效率。
2需求分析
在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)與試飛過(guò)程中，往往會(huì)碰到各種各樣的故障，這個(gè)時(shí)候就需要查看試驗(yàn)試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過(guò)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。當(dāng)前流行的圖形可視化和數(shù)據(jù)分析軟件有Matlab、Mathmatica和Maple等。這些軟件功能強(qiáng)大，可以滿足科技工作中的許多需要，但使用這些軟件需要一定的計(jì)算機(jī)編程知識(shí)和矩陣知識(shí)，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]?？蒲性囼?yàn)中，也有大部分人使用Origin進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡(jiǎn)單易學(xué)、操作靈活的繪圖軟件，且圖形界面漂亮，但是它也存在以下缺點(diǎn)：（1）繪圖后需手動(dòng)改變圖例文字的大小、手動(dòng)更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒(méi)有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項(xiàng)，因?yàn)閿?shù)字量數(shù)據(jù)不是0就是1，使用Origin繪圖，所有數(shù)字量數(shù)據(jù)線會(huì)相互重疊。而對(duì)數(shù)字量數(shù)據(jù)進(jìn)行四則運(yùn)算后再繪圖，無(wú)疑會(huì)增加工作量。（3）Origin繪制圖形后，在已繪制的圖形上增減另一參數(shù)的數(shù)據(jù)線時(shí)，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進(jìn)行故障分析時(shí)，效率極為低下。因此，為了解決通用繪圖軟件存在的各種弊端，開發(fā)一款的數(shù)據(jù)分析軟件，同時(shí)適合txt和csv格式，是及其必要的。
3軟件設(shè)計(jì)
3.1主要設(shè)計(jì)思想
采用事件結(jié)構(gòu)（EventStructure）的方式，事件結(jié)構(gòu)可以用于編寫等待事件發(fā)生的高效代碼。事件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時(shí)。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測(cè)的，并且在沒(méi)有事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無(wú)意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個(gè)分支，可以注冊(cè)用來(lái)處理一個(gè)或多個(gè)事件。本數(shù)據(jù)分析軟件采用常用的While循環(huán)+事件結(jié)構(gòu)的方法，把“開始繪圖”、“數(shù)據(jù)輸出”等按鈕控件的值改變、“參數(shù)文件路徑”值改變、“波形圖”游標(biāo)移動(dòng)、標(biāo)尺范圍更改等注冊(cè)為事件結(jié)構(gòu)的一個(gè)分支，在每一個(gè)事件分支中進(jìn)行相應(yīng)的事件處理。
3.2總體框架路徑
輸入控件，用于打開需要繪圖的數(shù)據(jù)文件，波形圖控件用于顯示模擬量數(shù)據(jù)（如轉(zhuǎn)速、排氣溫度、燃油流量等），數(shù)字波形圖控件用于顯示數(shù)字量數(shù)據(jù)（開關(guān)量、故障字等），多列列表框用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的參數(shù)名與數(shù)值。波形圖與數(shù)字波形圖上下并排放在一起，兩者共用同一橫坐標(biāo)。
3.3軟件實(shí)現(xiàn)
3.3.1軟件工作流程軟件平臺(tái)工作流程如圖1所示。先通過(guò)參數(shù)配置VI生成繪圖參數(shù)文件，再打開主程序，加載配置文件，進(jìn)行繪圖?？蓪?duì)圖形進(jìn)行縮放，拖動(dòng)游標(biāo)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對(duì)圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖前，先要告訴軟件該列數(shù)據(jù)的參數(shù)名，是轉(zhuǎn)速、排氣溫度還是其他。然而由于不同數(shù)據(jù)文件中的參數(shù)名、參數(shù)個(gè)數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進(jìn)行參數(shù)名的提取，如圖2所示。使用“讀取文本文件”函數(shù)（按行）讀取數(shù)據(jù)文件到字符串顯示控件，讀取到參數(shù)名時(shí)將其添加到列表框控件，后使用“寫入文本文件”函數(shù)把這些參數(shù)名保存到Excel格式參數(shù)配置文件中，如圖3所示。左邊一列為全部參數(shù)名，第二、三列分別為模擬量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名，第四、五列為數(shù)字量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名。繪圖時(shí)增減繪圖參數(shù)，可直接在Excel參數(shù)配置文件中修改，再加載進(jìn)繪圖軟件中即可，大大提高工作效率。3.3.3提取數(shù)據(jù)到數(shù)組對(duì)于大數(shù)據(jù)文件（幾百M(fèi)B甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會(huì)存在等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者提示“完成該操作所需內(nèi)存不足”的現(xiàn)象。在讀取數(shù)據(jù)文件時(shí)，采用按行讀取的方式，見(jiàn)圖4，并加入計(jì)數(shù)循環(huán)次數(shù)限定，分別有起始行、總行數(shù)、大索引值，在碰到這些限制值時(shí)及時(shí)跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因?yàn)閿?shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)出現(xiàn)不響應(yīng)的現(xiàn)象。起始行———從數(shù)據(jù)文件的第幾行開始讀取數(shù)據(jù)?？傂袛?shù)———讀取到數(shù)據(jù)文件的第幾行結(jié)束。大索引———參數(shù)配置文件中，所需繪圖參數(shù)的大索引值，代表每一行中要讀取的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進(jìn)行數(shù)據(jù)分離后得到的字符串?dāng)?shù)組。數(shù)據(jù)分離使用“匹配模式”函數(shù)，其正則表達(dá)式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負(fù)數(shù)值、時(shí)間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時(shí)調(diào)用。3.3.4實(shí)時(shí)顯示坐標(biāo)值為了實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前點(diǎn)的參數(shù)值，在波形圖與數(shù)字波形圖中以寫入游標(biāo)列表的形式創(chuàng)建動(dòng)態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過(guò)檢測(cè)游標(biāo)移動(dòng)事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實(shí)時(shí)顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進(jìn)行圖形縮放時(shí)，為了使波形圖和數(shù)字波形圖共用同一橫坐標(biāo)，需要注冊(cè)“標(biāo)尺范圍改變”事件。在“標(biāo)尺范圍改變”事件中，波形圖與數(shù)字波形圖的橫坐標(biāo)范圍相互賦值。然后將橫坐標(biāo)范圍的平均值賦給游標(biāo)索引，使圖形縮放后，游標(biāo)顯示在圖形的中心。
4運(yùn)行結(jié)果
軟件讀取某發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測(cè)量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動(dòng)開關(guān)、起動(dòng)過(guò)程中等數(shù)字量。移動(dòng)黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會(huì)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點(diǎn)的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r(shí)顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時(shí)間；根據(jù)需求，還可以使用波形圖與數(shù)字波形圖的圖形工具選板對(duì)圖形進(jìn)行縮放；也可以右擊圖形界面，在菜單中選擇“創(chuàng)建注釋”，在合適的位置添加注釋文字，如圖6中分別在排氣溫度（EGT）和測(cè)量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析是一項(xiàng)繁重、費(fèi)時(shí)的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)圖形表達(dá)清楚，往往需要耗時(shí)半天以上。基于LabVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計(jì)了友好的人機(jī)交互界面，通過(guò)該數(shù)據(jù)平臺(tái)，1小時(shí)以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時(shí)，通過(guò)修改參數(shù)配置文件，5分鐘以內(nèi)就可以完成圖形重繪。由于該數(shù)據(jù)處理平臺(tái)繪圖參數(shù)是從原數(shù)據(jù)文件直接讀取的，不局限于單一的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，它適用于一切txt和csv格式數(shù)據(jù)文件的分析，可以推廣到各發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中使用。
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在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析軟件如Origin、Matlab等都存在各自的一些缺點(diǎn)，效率偏低?；趫D形化編程工具LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的設(shè)計(jì)，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺(tái)具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機(jī)交互界面友好等優(yōu)點(diǎn)，可以在各航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中推廣使用。
關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動(dòng)機(jī)；數(shù)據(jù)分析
1概述
在型號(hào)研制過(guò)程中，為了完成考核試驗(yàn)，需要制造一定數(shù)量的試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)，須經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)以達(dá)到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，型號(hào)研制一般需要20～30臺(tái)試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試車時(shí)數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動(dòng)機(jī)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這些數(shù)字[1]。長(zhǎng)期的試驗(yàn)，伴隨大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動(dòng)機(jī)的性能好壞或者排查試驗(yàn)故障。在發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計(jì)定型階段以后，簡(jiǎn)單常見(jiàn)的故障都已排除，這時(shí)候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動(dòng)機(jī)這些故障的排除，離不開試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與分析。美國(guó)國(guó)家儀器公司（NationalInstruments，簡(jiǎn)稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計(jì)算機(jī)編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語(yǔ)言，又稱為“G”語(yǔ)言。使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不用寫程序代碼，取而代之的是流程圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個(gè)面向終用戶的工具。所有的LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器（VI），由前面板和程序框圖組成。前面板是用來(lái)放置各種控件的，程序框圖是用來(lái)編寫代碼，不過(guò)LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來(lái)，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認(rèn)可，越來(lái)越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語(yǔ)言的手選，通過(guò)使用LabVIEW功能強(qiáng)大的圖形化編程語(yǔ)言能夠成倍地提高編程效率。
2需求分析
在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)與試飛過(guò)程中，往往會(huì)碰到各種各樣的故障，這個(gè)時(shí)候就需要查看試驗(yàn)試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過(guò)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。當(dāng)前流行的圖形可視化和數(shù)據(jù)分析軟件有Matlab、Mathmatica和Maple等。這些軟件功能強(qiáng)大，可以滿足科技工作中的許多需要，但使用這些軟件需要一定的計(jì)算機(jī)編程知識(shí)和矩陣知識(shí)，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]?？蒲性囼?yàn)中，也有大部分人使用Origin進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡(jiǎn)單易學(xué)、操作靈活的繪圖軟件，且圖形界面漂亮，但是它也存在以下缺點(diǎn)：（1）繪圖后需手動(dòng)改變圖例文字的大小、手動(dòng)更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒(méi)有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項(xiàng)，因?yàn)閿?shù)字量數(shù)據(jù)不是0就是1，使用Origin繪圖，所有數(shù)字量數(shù)據(jù)線會(huì)相互重疊。而對(duì)數(shù)字量數(shù)據(jù)進(jìn)行四則運(yùn)算后再繪圖，無(wú)疑會(huì)增加工作量。（3）Origin繪制圖形后，在已繪制的圖形上增減另一參數(shù)的數(shù)據(jù)線時(shí)，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進(jìn)行故障分析時(shí)，效率極為低下。因此，為了解決通用繪圖軟件存在的各種弊端，開發(fā)一款的數(shù)據(jù)分析軟件，同時(shí)適合txt和csv格式，是及其必要的。
3軟件設(shè)計(jì)
3.1主要設(shè)計(jì)思想
采用事件結(jié)構(gòu)（EventStructure）的方式，事件結(jié)構(gòu)可以用于編寫等待事件發(fā)生的高效代碼。事件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時(shí)。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測(cè)的，并且在沒(méi)有事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無(wú)意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個(gè)分支，可以注冊(cè)用來(lái)處理一個(gè)或多個(gè)事件。本數(shù)據(jù)分析軟件采用常用的While循環(huán)+事件結(jié)構(gòu)的方法，把“開始繪圖”、“數(shù)據(jù)輸出”等按鈕控件的值改變、“參數(shù)文件路徑”值改變、“波形圖”游標(biāo)移動(dòng)、標(biāo)尺范圍更改等注冊(cè)為事件結(jié)構(gòu)的一個(gè)分支，在每一個(gè)事件分支中進(jìn)行相應(yīng)的事件處理。
3.2總體框架路徑
輸入控件，用于打開需要繪圖的數(shù)據(jù)文件，波形圖控件用于顯示模擬量數(shù)據(jù)（如轉(zhuǎn)速、排氣溫度、燃油流量等），數(shù)字波形圖控件用于顯示數(shù)字量數(shù)據(jù)（開關(guān)量、故障字等），多列列表框用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的參數(shù)名與數(shù)值。波形圖與數(shù)字波形圖上下并排放在一起，兩者共用同一橫坐標(biāo)。
3.3軟件實(shí)現(xiàn)
3.3.1軟件工作流程軟件平臺(tái)工作流程如圖1所示。先通過(guò)參數(shù)配置VI生成繪圖參數(shù)文件，再打開主程序，加載配置文件，進(jìn)行繪圖?？蓪?duì)圖形進(jìn)行縮放，拖動(dòng)游標(biāo)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對(duì)圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖前，先要告訴軟件該列數(shù)據(jù)的參數(shù)名，是轉(zhuǎn)速、排氣溫度還是其他。然而由于不同數(shù)據(jù)文件中的參數(shù)名、參數(shù)個(gè)數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進(jìn)行參數(shù)名的提取，如圖2所示。使用“讀取文本文件”函數(shù)（按行）讀取數(shù)據(jù)文件到字符串顯示控件，讀取到參數(shù)名時(shí)將其添加到列表框控件，后使用“寫入文本文件”函數(shù)把這些參數(shù)名保存到Excel格式參數(shù)配置文件中，如圖3所示。左邊一列為全部參數(shù)名，第二、三列分別為模擬量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名，第四、五列為數(shù)字量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名。繪圖時(shí)增減繪圖參數(shù)，可直接在Excel參數(shù)配置文件中修改，再加載進(jìn)繪圖軟件中即可，大大提高工作效率。3.3.3提取數(shù)據(jù)到數(shù)組對(duì)于大數(shù)據(jù)文件（幾百M(fèi)B甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會(huì)存在等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者提示“完成該操作所需內(nèi)存不足”的現(xiàn)象。在讀取數(shù)據(jù)文件時(shí)，采用按行讀取的方式，見(jiàn)圖4，并加入計(jì)數(shù)循環(huán)次數(shù)限定，分別有起始行、總行數(shù)、大索引值，在碰到這些限制值時(shí)及時(shí)跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因?yàn)閿?shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)出現(xiàn)不響應(yīng)的現(xiàn)象。起始行———從數(shù)據(jù)文件的第幾行開始讀取數(shù)據(jù)。總行數(shù)———讀取到數(shù)據(jù)文件的第幾行結(jié)束。大索引———參數(shù)配置文件中，所需繪圖參數(shù)的大索引值，代表每一行中要讀取的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進(jìn)行數(shù)據(jù)分離后得到的字符串?dāng)?shù)組。數(shù)據(jù)分離使用“匹配模式”函數(shù)，其正則表達(dá)式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負(fù)數(shù)值、時(shí)間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時(shí)調(diào)用。3.3.4實(shí)時(shí)顯示坐標(biāo)值為了實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前點(diǎn)的參數(shù)值，在波形圖與數(shù)字波形圖中以寫入游標(biāo)列表的形式創(chuàng)建動(dòng)態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過(guò)檢測(cè)游標(biāo)移動(dòng)事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實(shí)時(shí)顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進(jìn)行圖形縮放時(shí)，為了使波形圖和數(shù)字波形圖共用同一橫坐標(biāo)，需要注冊(cè)“標(biāo)尺范圍改變”事件。在“標(biāo)尺范圍改變”事件中，波形圖與數(shù)字波形圖的橫坐標(biāo)范圍相互賦值。然后將橫坐標(biāo)范圍的平均值賦給游標(biāo)索引，使圖形縮放后，游標(biāo)顯示在圖形的中心。
4運(yùn)行結(jié)果
軟件讀取某發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測(cè)量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動(dòng)開關(guān)、起動(dòng)過(guò)程中等數(shù)字量。移動(dòng)黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會(huì)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點(diǎn)的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r(shí)顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時(shí)間；根據(jù)需求，還可以使用波形圖與數(shù)字波形圖的圖形工具選板對(duì)圖形進(jìn)行縮放；也可以右擊圖形界面，在菜單中選擇“創(chuàng)建注釋”，在合適的位置添加注釋文字，如圖6中分別在排氣溫度（EGT）和測(cè)量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析是一項(xiàng)繁重、費(fèi)時(shí)的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)圖形表達(dá)清楚，往往需要耗時(shí)半天以上?；贚abVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計(jì)了友好的人機(jī)交互界面，通過(guò)該數(shù)據(jù)平臺(tái)，1小時(shí)以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時(shí)，通過(guò)修改參數(shù)配置文件，5分鐘以內(nèi)就可以完成圖形重繪。由于該數(shù)據(jù)處理平臺(tái)繪圖參數(shù)是從原數(shù)據(jù)文件直接讀取的，不局限于單一的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，它適用于一切txt和csv格式數(shù)據(jù)文件的分析，可以推廣到各發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中使用。
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在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析軟件如Origin、Matlab等都存在各自的一些缺點(diǎn)，效率偏低?；趫D形化編程工具LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的設(shè)計(jì)，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺(tái)具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機(jī)交互界面友好等優(yōu)點(diǎn)，可以在各航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中推廣使用。
關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動(dòng)機(jī)；數(shù)據(jù)分析
1概述
在型號(hào)研制過(guò)程中，為了完成考核試驗(yàn)，需要制造一定數(shù)量的試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)，須經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)以達(dá)到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，型號(hào)研制一般需要20～30臺(tái)試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試車時(shí)數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動(dòng)機(jī)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這些數(shù)字[1]。長(zhǎng)期的試驗(yàn)，伴隨大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動(dòng)機(jī)的性能好壞或者排查試驗(yàn)故障。在發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計(jì)定型階段以后，簡(jiǎn)單常見(jiàn)的故障都已排除，這時(shí)候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動(dòng)機(jī)這些故障的排除，離不開試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與分析。美國(guó)國(guó)家儀器公司（NationalInstruments，簡(jiǎn)稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計(jì)算機(jī)編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語(yǔ)言，又稱為“G”語(yǔ)言。使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不用寫程序代碼，取而代之的是流程圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個(gè)面向終用戶的工具。所有的LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器（VI），由前面板和程序框圖組成。前面板是用來(lái)放置各種控件的，程序框圖是用來(lái)編寫代碼，不過(guò)LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來(lái)，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認(rèn)可，越來(lái)越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語(yǔ)言的手選，通過(guò)使用LabVIEW功能強(qiáng)大的圖形化編程語(yǔ)言能夠成倍地提高編程效率。
2需求分析
在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)與試飛過(guò)程中，往往會(huì)碰到各種各樣的故障，這個(gè)時(shí)候就需要查看試驗(yàn)試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過(guò)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。當(dāng)前流行的圖形可視化和數(shù)據(jù)分析軟件有Matlab、Mathmatica和Maple等。這些軟件功能強(qiáng)大，可以滿足科技工作中的許多需要，但使用這些軟件需要一定的計(jì)算機(jī)編程知識(shí)和矩陣知識(shí)，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]?？蒲性囼?yàn)中，也有大部分人使用Origin進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡(jiǎn)單易學(xué)、操作靈活的繪圖軟件，且圖形界面漂亮，但是它也存在以下缺點(diǎn)：（1）繪圖后需手動(dòng)改變圖例文字的大小、手動(dòng)更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒(méi)有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項(xiàng)，因?yàn)閿?shù)字量數(shù)據(jù)不是0就是1，使用Origin繪圖，所有數(shù)字量數(shù)據(jù)線會(huì)相互重疊。而對(duì)數(shù)字量數(shù)據(jù)進(jìn)行四則運(yùn)算后再繪圖，無(wú)疑會(huì)增加工作量。（3）Origin繪制圖形后，在已繪制的圖形上增減另一參數(shù)的數(shù)據(jù)線時(shí)，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進(jìn)行故障分析時(shí)，效率極為低下。因此，為了解決通用繪圖軟件存在的各種弊端，開發(fā)一款的數(shù)據(jù)分析軟件，同時(shí)適合txt和csv格式，是及其必要的。
3軟件設(shè)計(jì)
3.1主要設(shè)計(jì)思想
采用事件結(jié)構(gòu)（EventStructure）的方式，事件結(jié)構(gòu)可以用于編寫等待事件發(fā)生的高效代碼。事件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時(shí)。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測(cè)的，并且在沒(méi)有事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無(wú)意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個(gè)分支，可以注冊(cè)用來(lái)處理一個(gè)或多個(gè)事件。本數(shù)據(jù)分析軟件采用常用的While循環(huán)+事件結(jié)構(gòu)的方法，把“開始繪圖”、“數(shù)據(jù)輸出”等按鈕控件的值改變、“參數(shù)文件路徑”值改變、“波形圖”游標(biāo)移動(dòng)、標(biāo)尺范圍更改等注冊(cè)為事件結(jié)構(gòu)的一個(gè)分支，在每一個(gè)事件分支中進(jìn)行相應(yīng)的事件處理。
3.2總體框架路徑
輸入控件，用于打開需要繪圖的數(shù)據(jù)文件，波形圖控件用于顯示模擬量數(shù)據(jù)（如轉(zhuǎn)速、排氣溫度、燃油流量等），數(shù)字波形圖控件用于顯示數(shù)字量數(shù)據(jù)（開關(guān)量、故障字等），多列列表框用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的參數(shù)名與數(shù)值。波形圖與數(shù)字波形圖上下并排放在一起，兩者共用同一橫坐標(biāo)。
3.3軟件實(shí)現(xiàn)
3.3.1軟件工作流程軟件平臺(tái)工作流程如圖1所示。先通過(guò)參數(shù)配置VI生成繪圖參數(shù)文件，再打開主程序，加載配置文件，進(jìn)行繪圖。可對(duì)圖形進(jìn)行縮放，拖動(dòng)游標(biāo)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對(duì)圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖前，先要告訴軟件該列數(shù)據(jù)的參數(shù)名，是轉(zhuǎn)速、排氣溫度還是其他。然而由于不同數(shù)據(jù)文件中的參數(shù)名、參數(shù)個(gè)數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進(jìn)行參數(shù)名的提取，如圖2所示。使用“讀取文本文件”函數(shù)（按行）讀取數(shù)據(jù)文件到字符串顯示控件，讀取到參數(shù)名時(shí)將其添加到列表框控件，后使用“寫入文本文件”函數(shù)把這些參數(shù)名保存到Excel格式參數(shù)配置文件中，如圖3所示。左邊一列為全部參數(shù)名，第二、三列分別為模擬量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名，第四、五列為數(shù)字量參數(shù)在全部參數(shù)中的序列號(hào)與它的參數(shù)名。繪圖時(shí)增減繪圖參數(shù)，可直接在Excel參數(shù)配置文件中修改，再加載進(jìn)繪圖軟件中即可，大大提高工作效率。3.3.3提取數(shù)據(jù)到數(shù)組對(duì)于大數(shù)據(jù)文件（幾百M(fèi)B甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會(huì)存在等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者提示“完成該操作所需內(nèi)存不足”的現(xiàn)象。在讀取數(shù)據(jù)文件時(shí)，采用按行讀取的方式，見(jiàn)圖4，并加入計(jì)數(shù)循環(huán)次數(shù)限定，分別有起始行、總行數(shù)、大索引值，在碰到這些限制值時(shí)及時(shí)跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因?yàn)閿?shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)出現(xiàn)不響應(yīng)的現(xiàn)象。起始行———從數(shù)據(jù)文件的第幾行開始讀取數(shù)據(jù)?？傂袛?shù)———讀取到數(shù)據(jù)文件的第幾行結(jié)束。大索引———參數(shù)配置文件中，所需繪圖參數(shù)的大索引值，代表每一行中要讀取的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進(jìn)行數(shù)據(jù)分離后得到的字符串?dāng)?shù)組。數(shù)據(jù)分離使用“匹配模式”函數(shù)，其正則表達(dá)式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負(fù)數(shù)值、時(shí)間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時(shí)調(diào)用。3.3.4實(shí)時(shí)顯示坐標(biāo)值為了實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前點(diǎn)的參數(shù)值，在波形圖與數(shù)字波形圖中以寫入游標(biāo)列表的形式創(chuàng)建動(dòng)態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過(guò)檢測(cè)游標(biāo)移動(dòng)事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實(shí)時(shí)顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進(jìn)行圖形縮放時(shí)，為了使波形圖和數(shù)字波形圖共用同一橫坐標(biāo)，需要注冊(cè)“標(biāo)尺范圍改變”事件。在“標(biāo)尺范圍改變”事件中，波形圖與數(shù)字波形圖的橫坐標(biāo)范圍相互賦值。然后將橫坐標(biāo)范圍的平均值賦給游標(biāo)索引，使圖形縮放后，游標(biāo)顯示在圖形的中心。
4運(yùn)行結(jié)果
軟件讀取某發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測(cè)量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動(dòng)開關(guān)、起動(dòng)過(guò)程中等數(shù)字量。移動(dòng)黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會(huì)實(shí)時(shí)顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點(diǎn)的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r(shí)顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時(shí)間；根據(jù)需求，還可以使用波形圖與數(shù)字波形圖的圖形工具選板對(duì)圖形進(jìn)行縮放；也可以右擊圖形界面，在菜單中選擇“創(chuàng)建注釋”，在合適的位置添加注釋文字，如圖6中分別在排氣溫度（EGT）和測(cè)量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析是一項(xiàng)繁重、費(fèi)時(shí)的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)圖形表達(dá)清楚，往往需要耗時(shí)半天以上?；贚abVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計(jì)了友好的人機(jī)交互界面，通過(guò)該數(shù)據(jù)平臺(tái)，1小時(shí)以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時(shí)，通過(guò)修改參數(shù)配置文件，5分鐘以內(nèi)就可以完成圖形重繪。由于該數(shù)據(jù)處理平臺(tái)繪圖參數(shù)是從原數(shù)據(jù)文件直接讀取的，不局限于單一的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，它適用于一切txt和csv格式數(shù)據(jù)文件的分析，可以推廣到各發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)中使用。
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