強大自己baumer編碼器GM401.B902602

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惠言達寄語：

不管你經(jīng)歷多痛的事情，到后都會漸漸遺忘。因為，沒有什么能敵得過時光?？傆心敲匆粋€人，不管他以前如何對你，你總會找到原諒他的理由。

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在航空發(fā)動機的研制過程中，經(jīng)常需要對試驗數(shù)據(jù)進行分析。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，效率偏低?；趫D形化編程工具LabVIEW進行數(shù)據(jù)分析平臺的設(shè)計，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機交互界面友好等優(yōu)點，可以在各航空發(fā)動機型號中推廣使用。

關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動機；數(shù)據(jù)分析

1概述

在型號研制過程中，為了完成考核試驗，需要制造一定數(shù)量的試驗發(fā)動機，須經(jīng)過一定的運轉(zhuǎn)時數(shù)以達到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計，型號研制一般需要20～30臺試驗發(fā)動機。發(fā)動機臺架試車時數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動機還遠遠超過這些數(shù)字[1]。長期的試驗，伴隨大量的試驗數(shù)據(jù)，通過試驗數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動機的性能好壞或者排查試驗故障。在發(fā)動機研制過程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計定型階段以后，簡單常見的故障都已排除，這時候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動機這些故障的排除，離不開試驗數(shù)據(jù)的采集與分析。美國國家儀器公司（NationalInstruments，簡稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標(biāo)準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計算機編程語言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計算機編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語言，又稱為“G”語言。使用這種語言編程時，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、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個面向終用戶的工具。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。前面板是用來放置各種控件的，程序框圖是用來編寫代碼，不過LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認可，越來越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語言的手選，通過使用LabVIEW功能強大的圖形化編程語言能夠成倍地提高編程效率。

2需求分析

在航空發(fā)動機的試驗與試飛過程中，往往會碰到各種各樣的故障，這個時候就需要查看試驗試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問題所在。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算機編程知識和矩陣知識，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]?？蒲性囼炛校灿写蟛糠秩耸褂肙rigin進行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡單易學(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：（1）繪圖后需手動改變圖例文字的大小、手動更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項，因為數(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)線會相互重疊。而對數(shù)字量數(shù)據(jù)進行四則運算后再繪圖，無疑會增加工作量。（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，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進行故障分析時，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，同時適合txt和csv格式，是及其必要的。

3軟件設(shè)計

3.1主要設(shè)計思想

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)點是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測的，并且在沒有事件發(fā)生時，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個分支，可以注冊用來處理一個或多個事件。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、標(biāo)尺范圍更改等注冊為事件結(jié)構(gòu)的一個分支，在每一個事件分支中進行相應(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），多列列表框用于實時顯示當(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軟件實現(xiàn)

3.3.1軟件工作流程軟件平臺工作流程如圖1所示。先通過參數(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，進行繪圖?？蓪D形進行縮放，拖動游標(biāo)實時顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進行數(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)個數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進行參數(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)中的序列號與它的參數(shù)名。繪圖時增減繪圖參數(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)組對于大數(shù)據(jù)文件（幾百MB甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會存在等待時間過長或者提示“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，采用按行讀取的方式，見圖4，并加入計數(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及時跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因為數(shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計算機出現(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)個數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進行數(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)，其正則表達式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負數(shù)值、時間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時調(diào)用。3.3.4實時顯示坐標(biāo)值為了實時顯示當(dāng)前點的參數(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)建動態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過檢測游標(biāo)移動事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實時顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進行圖形縮放時，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“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運行結(jié)果

軟件讀取某發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動開關(guān)、起動過程中等數(shù)字量。移動黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會實時顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r顯示對應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時間；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圖形進行縮放；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）和測量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)的分析是一項繁重、費時的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗數(shù)據(jù)通過圖形表達清楚，往往需要耗時半天以上?；贚abVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計了友好的人機交互界面，通過該數(shù)據(jù)平臺，1小時以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時，通過修改參數(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)動機型號，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)動機型號中使用。

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關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動機；數(shù)據(jù)分析

1概述

在型號研制過程中，為了完成考核試驗，需要制造一定數(shù)量的試驗發(fā)動機，須經(jīng)過一定的運轉(zhuǎn)時數(shù)以達到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計，型號研制一般需要20～30臺試驗發(fā)動機。發(fā)動機臺架試車時數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動機還遠遠超過這些數(shù)字[1]。長期的試驗，伴隨大量的試驗數(shù)據(jù)，通過試驗數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動機的性能好壞或者排查試驗故障。在發(fā)動機研制過程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計定型階段以后，簡單常見的故障都已排除，這時候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動機這些故障的排除，離不開試驗數(shù)據(jù)的采集與分析。美國國家儀器公司（NationalInstruments，簡稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標(biāo)準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計算機編程語言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計算機編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語言，又稱為“G”語言。使用這種語言編程時，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、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個面向終用戶的工具。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。前面板是用來放置各種控件的，程序框圖是用來編寫代碼，不過LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認可，越來越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語言的手選，通過使用LabVIEW功能強大的圖形化編程語言能夠成倍地提高編程效率。

2需求分析

在航空發(fā)動機的試驗與試飛過程中，往往會碰到各種各樣的故障，這個時候就需要查看試驗試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問題所在。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算機編程知識和矩陣知識，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]?？蒲性囼炛?，也有大部分人使用Origin進行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡單易學(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：（1）繪圖后需手動改變圖例文字的大小、手動更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項，因為數(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)線會相互重疊。而對數(shù)字量數(shù)據(jù)進行四則運算后再繪圖，無疑會增加工作量。（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，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進行故障分析時，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，同時適合txt和csv格式，是及其必要的。

3軟件設(shè)計

3.1主要設(shè)計思想

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)點是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測的，并且在沒有事件發(fā)生時，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個分支，可以注冊用來處理一個或多個事件。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、標(biāo)尺范圍更改等注冊為事件結(jié)構(gòu)的一個分支，在每一個事件分支中進行相應(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），多列列表框用于實時顯示當(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軟件實現(xiàn)

3.3.1軟件工作流程軟件平臺工作流程如圖1所示。先通過參數(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，進行繪圖?？蓪D形進行縮放，拖動游標(biāo)實時顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進行數(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)個數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進行參數(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)中的序列號與它的參數(shù)名。繪圖時增減繪圖參數(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)組對于大數(shù)據(jù)文件（幾百MB甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會存在等待時間過長或者提示“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，采用按行讀取的方式，見圖4，并加入計數(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及時跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因為數(shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計算機出現(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)個數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進行數(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)，其正則表達式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負數(shù)值、時間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時調(diào)用。3.3.4實時顯示坐標(biāo)值為了實時顯示當(dāng)前點的參數(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)建動態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過檢測游標(biāo)移動事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實時顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進行圖形縮放時，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“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運行結(jié)果

軟件讀取某發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動開關(guān)、起動過程中等數(shù)字量。移動黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會實時顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r顯示對應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時間；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圖形進行縮放；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）和測量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)的分析是一項繁重、費時的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗數(shù)據(jù)通過圖形表達清楚，往往需要耗時半天以上?；贚abVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計了友好的人機交互界面，通過該數(shù)據(jù)平臺，1小時以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時，通過修改參數(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)動機型號，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)動機型號中使用。

baumer 11078550 GMP1,0 LT-1 B5S 55 14X30 編碼器
baumer 11081064 GMP1,0 LT-10 + FS90-1 B5S 14x30 編碼器
baumer 11082668 GMP1,0 LT-10 + FS90-2 B5n 14X30 編碼器
baumer 11089528 GMP1,0 LT-10 + OG9 D 25 B5n 14X30 FV 編碼器
baumer 11093481 GMP1,0 LT-10 B14 14x30 FV 編碼器
baumer 11083275 GMP1,0 LT-10 B3/B5/B14 12x20/10x15 編碼器
baumer 11055545 GMP1,0 LT-10 B5K 14x30 編碼器
baumer 11105728 GMP1,0 LT-10 B5k 14X30 SR 編碼器
baumer 11086071 GMP1,0 LT-10 B5k B14 14X30 / 10X15 編碼器
baumer 11077853 GMP1,0 LT-10 B5n 14X30 / 10X15 編碼器
baumer 11088571 GMP1,0 LT-10 B5n 14X30 FV 編碼器
baumer 11087361 GMP1,0 LT-10+POG9 DN 1000+FSL3 B5k 14x30 編碼器
baumer 11076790 GMP1,0 LT-14 B5 12X20 編碼器
baumer 11095641 GMP1,0 LT-3 B5 12X20 編碼器
baumer 11099162 GMP1,0 LT-4 + FS90-1 B5n 14X30 編碼器
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baumer 11099952 GMP1,0 LT-4 + FS90-3 B5n 14X30 編碼器
baumer 11111431 GMP1,0 LT-4 + FS90-4 B3 12x20 編碼器
baumer 11087654 GMP1,0 LT-4 + FS90-4 B5 12X20 編碼器
baumer 11084801 GMP1,0 LT-4 + FS90-4 B5n 14X30 FV 編碼器
baumer 11084808 GMP1,0 LT-4 + FS90-5 B5n 14X30 FV 編碼器
baumer 11090504 GMP1,0 LT-4 + FS90-5 B5S 14x30 編碼器
baumer 11084770 GMP1,0 LT-4 + POG9 D 600 B5n 14X30 編碼器
baumer 11084431 GMP1,0 LT-4 B14 14x30 FV 編碼器
baumer 11055540 GMP1,0 LT-4 B3 12X20 編碼器
baumer 11077006 GMP1,0 LT-4 B3 12X20 FV 編碼器
baumer 11094278 GMP1,0 LT-4 B3 12x20/10x15 + Haube 編碼器
baumer 11084598 GMP1,0 LT-4 B3 12x20/10x15 FV 編碼器
baumer 11083651 GMP1,0 LT-4 B3/B5 12x20/10x15 FV + Haube 編碼器
baumer 11083637 GMP1,0 LT-4 B3/B5/B14 12x20/10x15 FV 編碼器
baumer 11066658 GMP1,0 LT-4 B5 12x20 編碼器
baumer 11075516 GMP1,0 LT-4 B5 12X20 FV 編碼器
baumer 11084368 GMP1,0 LT-4 B5 12x20/10x15 編碼器
baumer 11090951 GMP1,0 LT-4 B5 55 12X20/NORIS FV 編碼器
baumer 11084678 GMP1,0 LT-4 B5k 14X30 編碼器
baumer 11075534 GMP1,0 LT-4 B5k 14X30 FV 編碼器
baumer 11092657 GMP1,0 LT-4 B5k B14 14X30 / 10X15 編碼器
baumer 11055546 GMP1,0 LT-4 B5N 14x30 編碼器
baumer 11077410 GMP1,0 LT-4 B5n 14X30 / 10X15 編碼器
baumer 11055496 GMP1,0 LT-4 B5N 14x30 FV 編碼器
baumer 11084802 GMP1,0 LT-4 B5n 14X30/10X15 FV 編碼器
baumer 11085945 GMP1,0 LT-4 B5N/B14 55 14x30 / Noris FV 編碼器
baumer 11055543 GMP1,0 LT-4 B5S 14X30 編碼器
baumer 11075874 GMP1,0 LT-4 B5s 14X30 / 10X15 FV 編碼器
baumer 11077199 GMP1,0 LT-4 B5s 14X30 / NORIS FV 編碼器
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baumer 11102467 GMP1,0 LT-5 B14 14x30 編碼器
baumer 11082025 GMP1,0 LT-5 B5 12X20 編碼器

在航空發(fā)動機的研制過程中，經(jīng)常需要對試驗數(shù)據(jù)進行分析。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，效率偏低?；趫D形化編程工具LabVIEW進行數(shù)據(jù)分析平臺的設(shè)計，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機交互界面友好等優(yōu)點，可以在各航空發(fā)動機型號中推廣使用。

關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動機；數(shù)據(jù)分析

1概述

在型號研制過程中，為了完成考核試驗，需要制造一定數(shù)量的試驗發(fā)動機，須經(jīng)過一定的運轉(zhuǎn)時數(shù)以達到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計，型號研制一般需要20～30臺試驗發(fā)動機。發(fā)動機臺架試車時數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動機還遠遠超過這些數(shù)字[1]。長期的試驗，伴隨大量的試驗數(shù)據(jù)，通過試驗數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動機的性能好壞或者排查試驗故障。在發(fā)動機研制過程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計定型階段以后，簡單常見的故障都已排除，這時候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動機這些故障的排除，離不開試驗數(shù)據(jù)的采集與分析。美國國家儀器公司（NationalInstruments，簡稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標(biāo)準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計算機編程語言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計算機編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語言，又稱為“G”語言。使用這種語言編程時，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、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個面向終用戶的工具。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。前面板是用來放置各種控件的，程序框圖是用來編寫代碼，不過LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認可，越來越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語言的手選，通過使用LabVIEW功能強大的圖形化編程語言能夠成倍地提高編程效率。

2需求分析

在航空發(fā)動機的試驗與試飛過程中，往往會碰到各種各樣的故障，這個時候就需要查看試驗試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問題所在。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算機編程知識和矩陣知識，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]?？蒲性囼炛校灿写蟛糠秩耸褂肙rigin進行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡單易學(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：（1）繪圖后需手動改變圖例文字的大小、手動更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項，因為數(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)線會相互重疊。而對數(shù)字量數(shù)據(jù)進行四則運算后再繪圖，無疑會增加工作量。（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，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進行故障分析時，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，同時適合txt和csv格式，是及其必要的。

3軟件設(shè)計

3.1主要設(shè)計思想

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)點是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測的，并且在沒有事件發(fā)生時，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個分支，可以注冊用來處理一個或多個事件。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、標(biāo)尺范圍更改等注冊為事件結(jié)構(gòu)的一個分支，在每一個事件分支中進行相應(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），多列列表框用于實時顯示當(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軟件實現(xiàn)

3.3.1軟件工作流程軟件平臺工作流程如圖1所示。先通過參數(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，進行繪圖?？蓪D形進行縮放，拖動游標(biāo)實時顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進行數(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)個數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進行參數(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)中的序列號與它的參數(shù)名。繪圖時增減繪圖參數(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)組對于大數(shù)據(jù)文件（幾百MB甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會存在等待時間過長或者提示“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，采用按行讀取的方式，見圖4，并加入計數(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及時跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因為數(shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計算機出現(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)個數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進行數(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)，其正則表達式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負數(shù)值、時間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時調(diào)用。3.3.4實時顯示坐標(biāo)值為了實時顯示當(dāng)前點的參數(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)建動態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過檢測游標(biāo)移動事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實時顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進行圖形縮放時，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“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運行結(jié)果

軟件讀取某發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動開關(guān)、起動過程中等數(shù)字量。移動黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會實時顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r顯示對應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時間；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圖形進行縮放；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）和測量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)的分析是一項繁重、費時的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗數(shù)據(jù)通過圖形表達清楚，往往需要耗時半天以上?；贚abVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計了友好的人機交互界面，通過該數(shù)據(jù)平臺，1小時以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時，通過修改參數(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)動機型號，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)動機型號中使用。

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
baumer 11091906 GMP1,0 LT-7 B3 12X20 編碼器
baumer 11098672 GMP1,0 LT-7 B5 + POG9GDN100I / DN512TTL 編碼器
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
baumer 11080015 GMP1,0 LT-7 B5k B14 14X30 / 10X15 編碼器
baumer 11055547 GMP1,0 LT-7 B5N 14x30 編碼器
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baumer 11085251 GMP1,0 LT-7 B5S 55 14X30 FV 編碼器
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
baumer 11078459 GMPZ1,0 LT-1 B5N 14X30 編碼器
baumer 11092540 GMPZ1,0 LT-10 B5K 14x30 / 10X15 編碼器
baumer 11113386 GMPZ1,0 LT-4 + POG9 DN 1000 I + FSL2 編碼器
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
baumer 11089170 GMPZ1,0 LT-4 B3 12X20 / 10X15 編碼器
baumer 11088885 GMPZ1,0 LT-4 B5 12X20 編碼器
baumer 11101507 GMPZ1,0 LT-4 B5 12x20/10x15 編碼器
baumer 11091365 GMPZ1,0 LT-4 B5K 14x30 FV 編碼器
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baumer 11084433 GMPZ1,0 LT-4 B5S 14x30/10x15 編碼器
baumer 11113249 GMPZ1,0 LT-5 B3 12X20 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
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baumer 11002147 GNAMG.0213P32 編碼器
baumer 11002473 GNAMG.0213PA2 編碼器

在航空發(fā)動機的研制過程中，經(jīng)常需要對試驗數(shù)據(jù)進行分析。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，效率偏低?；趫D形化編程工具LabVIEW進行數(shù)據(jù)分析平臺的設(shè)計，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機交互界面友好等優(yōu)點，可以在各航空發(fā)動機型號中推廣使用。

關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動機；數(shù)據(jù)分析

1概述

在型號研制過程中，為了完成考核試驗，需要制造一定數(shù)量的試驗發(fā)動機，須經(jīng)過一定的運轉(zhuǎn)時數(shù)以達到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計，型號研制一般需要20～30臺試驗發(fā)動機。發(fā)動機臺架試車時數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動機還遠遠超過這些數(shù)字[1]。長期的試驗，伴隨大量的試驗數(shù)據(jù)，通過試驗數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動機的性能好壞或者排查試驗故障。在發(fā)動機研制過程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計定型階段以后，簡單常見的故障都已排除，這時候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動機這些故障的排除，離不開試驗數(shù)據(jù)的采集與分析。美國國家儀器公司（NationalInstruments，簡稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標(biāo)準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計算機編程語言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計算機編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語言，又稱為“G”語言。使用這種語言編程時，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、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個面向終用戶的工具。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。前面板是用來放置各種控件的，程序框圖是用來編寫代碼，不過LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認可，越來越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語言的手選，通過使用LabVIEW功能強大的圖形化編程語言能夠成倍地提高編程效率。

2需求分析

在航空發(fā)動機的試驗與試飛過程中，往往會碰到各種各樣的故障，這個時候就需要查看試驗試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問題所在。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算機編程知識和矩陣知識，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]?？蒲性囼炛?，也有大部分人使用Origin進行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡單易學(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：（1）繪圖后需手動改變圖例文字的大小、手動更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項，因為數(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)線會相互重疊。而對數(shù)字量數(shù)據(jù)進行四則運算后再繪圖，無疑會增加工作量。（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，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進行故障分析時，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，同時適合txt和csv格式，是及其必要的。

3軟件設(shè)計

3.1主要設(shè)計思想

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)點是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測的，并且在沒有事件發(fā)生時，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個分支，可以注冊用來處理一個或多個事件。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、標(biāo)尺范圍更改等注冊為事件結(jié)構(gòu)的一個分支，在每一個事件分支中進行相應(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），多列列表框用于實時顯示當(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軟件實現(xiàn)

3.3.1軟件工作流程軟件平臺工作流程如圖1所示。先通過參數(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，進行繪圖?？蓪D形進行縮放，拖動游標(biāo)實時顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進行數(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)個數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進行參數(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)中的序列號與它的參數(shù)名。繪圖時增減繪圖參數(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)組對于大數(shù)據(jù)文件（幾百MB甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會存在等待時間過長或者提示“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，采用按行讀取的方式，見圖4，并加入計數(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及時跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因為數(shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計算機出現(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)個數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進行數(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)，其正則表達式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負數(shù)值、時間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時調(diào)用。3.3.4實時顯示坐標(biāo)值為了實時顯示當(dāng)前點的參數(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)建動態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過檢測游標(biāo)移動事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實時顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進行圖形縮放時，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“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運行結(jié)果

軟件讀取某發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動開關(guān)、起動過程中等數(shù)字量。移動黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會實時顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r顯示對應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時間；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圖形進行縮放；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）和測量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)的分析是一項繁重、費時的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗數(shù)據(jù)通過圖形表達清楚，往往需要耗時半天以上?；贚abVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計了友好的人機交互界面，通過該數(shù)據(jù)平臺，1小時以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時，通過修改參數(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)動機型號，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)動機型號中使用。

baumer 11032208 GNAMG.0215P32 編碼器
baumer 11032209 GNAMG.0215PA2 編碼器
baumer 11032210 GNAMG.0223P32 編碼器
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baumer 11032222 GPI0W.0101215 編碼器
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baumer 11086912 GT3.10 Kohlebürstensatz 2,5X3X6 H7 編碼器
baumer 11077984 GT3.10 L/405 4H7 編碼器
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baumer 11095627 GT5.05 L /410 12M SP AB-H PG7 編碼器
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baumer 11077564 GT5.05 L/402,5 11H7 編碼器
baumer 11076963 GT5.05 L/403 12H7 編碼器
baumer 11078073 GT5.05 L/405 8H7 編碼器
baumer 11042554 GT5.05 L/407 12H7 編碼器
baumer 11100107 GT5.05 L/407 12H7 Kü 編碼器
baumer 11042555 GT5.05 L/407 8H7 編碼器
baumer 11090956 GT5.05 L/407 8H7 Kü 編碼器
baumer 11078774 GT5.05 L/409 12,7H7 Kü 編碼器
baumer 11078252 GT5.05 L/410 11H7 編碼器
baumer 11042560 GT5.05 L/410 12H7 編碼器
baumer 11066624 GT5.05 L/410 8H7 編碼器
baumer 11076061 GT5.05 L/410 8H7 編碼器
baumer 11056794 GT5.05 MONTAGEKEGEL 編碼器
baumer 11081081 GT5.05L/402,5 10H7 Steckkontakte 編碼器
baumer 11086706 GT5.05L/407 12,7H7 編碼器
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baumer 11071539 GT5.05L/410 10H7 Steckkontakte 編碼器
baumer 11042559 GT5.05L/410 12,7H7 編碼器
baumer 11067447 GT7.08 L/410 12H7 Kab 0,2 編碼器
baumer 11087862 GT7.08 L/410 14H7 編碼器
baumer 11087316 GT7.08 L/410 14H7 KAB 0,6 編碼器
baumer 11136596 GT7.08 L/410 16H7 編碼器
baumer 11081395 GT7.08 L/415 14H7 編碼器
baumer 11067464 GT7.08 L/415 9H7 編碼器
baumer 11067449 GT7.08 L/415 9H7 編碼器
baumer 11067427 GT7.08 L/420 10H7 編碼器
baumer 11067440 GT7.08 L/420 10H7 Kab 0,6 編碼器
baumer 11088147 GT7.08 L/420 12H7 編碼器
baumer 11067443 GT7.08 L/420 12H7 Kab 0,6 編碼器
baumer 11002434 GT7.08 L/420 14H7 編碼器
baumer 11075526 GT7.08 L/420 14H7 für Anbau FOG9 編碼器
baumer 11067451 GT7.08 L/420 14H7 KAB 0,6 編碼器
baumer 11067457 GT7.08 L/420 14H7 PF Kab 0,3 編碼器
baumer 11097338 GT7.08 L/420 15H7 Kab 0.6 編碼器
baumer 11097593 GT7.08 L/420 15H7 ST-RAD 編碼器

在航空發(fā)動機的研制過程中，經(jīng)常需要對試驗數(shù)據(jù)進行分析。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，效率偏低?；趫D形化編程工具LabVIEW進行數(shù)據(jù)分析平臺的設(shè)計，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機交互界面友好等優(yōu)點，可以在各航空發(fā)動機型號中推廣使用。

關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動機；數(shù)據(jù)分析

1概述

在型號研制過程中，為了完成考核試驗，需要制造一定數(shù)量的試驗發(fā)動機，須經(jīng)過一定的運轉(zhuǎn)時數(shù)以達到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計，型號研制一般需要20～30臺試驗發(fā)動機。發(fā)動機臺架試車時數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動機還遠遠超過這些數(shù)字[1]。長期的試驗，伴隨大量的試驗數(shù)據(jù)，通過試驗數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動機的性能好壞或者排查試驗故障。在發(fā)動機研制過程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計定型階段以后，簡單常見的故障都已排除，這時候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動機這些故障的排除，離不開試驗數(shù)據(jù)的采集與分析。美國國家儀器公司（NationalInstruments，簡稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標(biāo)準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計算機編程語言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計算機編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語言，又稱為“G”語言。使用這種語言編程時，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、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個面向終用戶的工具。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。前面板是用來放置各種控件的，程序框圖是用來編寫代碼，不過LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認可，越來越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語言的手選，通過使用LabVIEW功能強大的圖形化編程語言能夠成倍地提高編程效率。

2需求分析

在航空發(fā)動機的試驗與試飛過程中，往往會碰到各種各樣的故障，這個時候就需要查看試驗試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問題所在。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算機編程知識和矩陣知識，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]。科研試驗中，也有大部分人使用Origin進行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡單易學(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：（1）繪圖后需手動改變圖例文字的大小、手動更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項，因為數(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)線會相互重疊。而對數(shù)字量數(shù)據(jù)進行四則運算后再繪圖，無疑會增加工作量。（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，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進行故障分析時，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，同時適合txt和csv格式，是及其必要的。

3軟件設(shè)計

3.1主要設(shè)計思想

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)點是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測的，并且在沒有事件發(fā)生時，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個分支，可以注冊用來處理一個或多個事件。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、標(biāo)尺范圍更改等注冊為事件結(jié)構(gòu)的一個分支，在每一個事件分支中進行相應(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），多列列表框用于實時顯示當(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軟件實現(xiàn)

3.3.1軟件工作流程軟件平臺工作流程如圖1所示。先通過參數(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，進行繪圖?？蓪D形進行縮放，拖動游標(biāo)實時顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進行數(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)個數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進行參數(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)中的序列號與它的參數(shù)名。繪圖時增減繪圖參數(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)組對于大數(shù)據(jù)文件（幾百MB甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會存在等待時間過長或者提示“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，采用按行讀取的方式，見圖4，并加入計數(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及時跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因為數(shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計算機出現(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)個數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進行數(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)，其正則表達式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負數(shù)值、時間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時調(diào)用。3.3.4實時顯示坐標(biāo)值為了實時顯示當(dāng)前點的參數(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)建動態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過檢測游標(biāo)移動事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實時顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進行圖形縮放時，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“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運行結(jié)果

軟件讀取某發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動開關(guān)、起動過程中等數(shù)字量。移動黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會實時顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r顯示對應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時間；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圖形進行縮放；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）和測量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)的分析是一項繁重、費時的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗數(shù)據(jù)通過圖形表達清楚，往往需要耗時半天以上?；贚abVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計了友好的人機交互界面，通過該數(shù)據(jù)平臺，1小時以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時，通過修改參數(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)動機型號，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)動機型號中使用。

baumer 11002449 GT7.08 L/420 16H7 編碼器
baumer 11097922 GT7.08 L/420 16H7 KAB 0,3 編碼器
baumer 11077351 GT7.08 L/430 14H7 編碼器
baumer 11079659 GT7.08 L/430 15H7 ST-RAD 編碼器
baumer 11080071 GT7.08 L/430 16H7 編碼器
baumer 11098990 GT7.08 L/430 16H7 KAB 0,3 編碼器
baumer 11056827 GT7.08 MONTAGEKEGEL 編碼器
baumer 11100561 GT7.16 L/420 Z 16H7 Kab 0,6 編碼器
baumer 11083038 GT7.16 L/440 14H7 für Anbau FOG9 編碼器
baumer 11081742 GT7.16 L/440 14H7 Kab 0,6 編碼器
baumer 11091981 GT7.16 L/440 16H7 編碼器
baumer 11084664 GT7.16 L/460 12H7 Kab 0,6 編碼器
baumer 11083995 GT7.16 L/460 14H7 Kab 0,6 編碼器
baumer 11091723 GT7.16 L/460 15H7 編碼器
baumer 11076207 GT7.16 L/460 15H7 Kab 0,6 編碼器
baumer 11107602 GT7.16 L/460 16H7 編碼器
baumer 11077162 GT7.16 L/460 16H7 KAB0,6 編碼器
baumer 11071360 GT7.16L/460 14H7 編碼器
baumer 11076211 GT9.06 BüRSTE 6x4x10 H87 編碼器
baumer 11091433 GT9.06 L/406 6mA 16H7 IP44 編碼器
baumer 11067309 GT9.06 L/410 12H7 編碼器
baumer 11085830 GT9.06 L/410 12H7 IP44 編碼器
baumer 11089054 GT9.06 L/420 10H7 PF3x3 編碼器
baumer 11079717 GT9.06 L/420 12H7 編碼器
baumer 11042570 GT9.06 L/420 12H7 IP44 編碼器
baumer 11085323 GT9.06 L/420 14H7 00 SP 編碼器
baumer 11067293 GT9.06 L/420 14H7 IP44 編碼器
baumer 11042566 GT9.06 L/420 16H7 編碼器
baumer 11077143 GT9.06 L/420 16H7 IP44 編碼器
baumer 11067300 GT9.06 L/420 16H7 SP U PF 編碼器
baumer 11067317 GT9.06 L/420K 17K1:10 編碼器
baumer 11080145 GT9.06 L/420K 17K1:10 AB-HAUBE 編碼器
baumer 11056815 GT9.06 MONTAGEKEGEL 編碼器
baumer 11067295 GT9.06/420 00 16H7 M SP U PF 編碼器
baumer 11076162 GTB9 / GTR9 AB-Haube IP68 編碼器
baumer 11083270 GTB9.06 L/420K + Anbausatz OG6 編碼器
baumer 11067338 GTB9.06L/420 12H7 編碼器
baumer 11067336 GTB9.06L/420 16H7 編碼器
baumer 11067343 GTB9.06L/420 16H7 PF 編碼器
baumer 11067345 GTB9.06L/420 K 編碼器
baumer 11087796 GTB9.06L/420 K  + OG9 D 500 編碼器
baumer 11075945 GTB9.16 L/460 16H7 編碼器
baumer 11075550 GTB9.16 L/460 22H7 60V 編碼器
baumer 11092905 GTB9.16 L/460K 17K 編碼器
baumer 11096487 GTF7.08 L/410 11x30 編碼器
baumer 11067474 GTF7.08 L/420 11x30 編碼器
baumer 11084515 GTF7.16 L/460 11X30  PF  GU? LS 編碼器
baumer 11088765 GTF7.16L/440 GU? PF 編碼器
baumer 11066631 GTL5.05L/407 D12 編碼器
baumer 11094055 GTL5.05L/410 D12 編碼器
baumer 11101265 GTL7.08 L/420 14H7 編碼器
baumer 11068434 GTL7.16L/460 編碼器
baumer 11086990 GTL7.16L/460 17K 編碼器
baumer 11077831 GTR9.16 L/430 16H7 編碼器
baumer 11094220 GTR9.16 L/440 16H7 + OG 9 DN 1000 編碼器
baumer 11080322 GTR9.16 L/450 16H7 編碼器
baumer 11077383 GTR9.16 L/460 16H7 + FS90-3 編碼器
baumer 11077381 GTR9.16 L/460 16H7 für B10 編碼器
baumer 11042576 GTR9.16L/420 16H7 編碼器
baumer 11042578 GTR9.16L/440 16H7 編碼器
baumer 11055534 GTR9.16L/460   16H7 S7/H7 編碼器
baumer 11042579 GTR9.16L/460 16H7 編碼器
baumer 10324189 GUMMISCHUTZKAPPE (BLAU,NG 63) 編碼器
baumer 10324179 GUMMISCHUTZKAPPE (ROT,NG 63) 編碼器
baumer 11032238 GXA1W.010B002 編碼器
baumer 11032239 GXA1W.010B102 編碼器
baumer 11032240 GXA1W.01FB102 編碼器
baumer 11043906 GXA1W.110B102 編碼器
baumer 11032241 GXA1W.11FB102 編碼器
baumer 11032242 GXA1W.A10B101 編碼器
baumer 11032243 GXA1W.A10B102 編碼器
baumer 11032244 GXA1W.B10B102 編碼器

在航空發(fā)動機的研制過程中，經(jīng)常需要對試驗數(shù)據(jù)進行分析。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，效率偏低。基于圖形化編程工具LabVIEW進行數(shù)據(jù)分析平臺的設(shè)計，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機交互界面友好等優(yōu)點，可以在各航空發(fā)動機型號中推廣使用。

關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動機；數(shù)據(jù)分析

1概述

在型號研制過程中，為了完成考核試驗，需要制造一定數(shù)量的試驗發(fā)動機，須經(jīng)過一定的運轉(zhuǎn)時數(shù)以達到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計，型號研制一般需要20～30臺試驗發(fā)動機。發(fā)動機臺架試車時數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動機還遠遠超過這些數(shù)字[1]。長期的試驗，伴隨大量的試驗數(shù)據(jù)，通過試驗數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動機的性能好壞或者排查試驗故障。在發(fā)動機研制過程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計定型階段以后，簡單常見的故障都已排除，這時候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動機這些故障的排除，離不開試驗數(shù)據(jù)的采集與分析。美國國家儀器公司（NationalInstruments，簡稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標(biāo)準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計算機編程語言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計算機編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語言，又稱為“G”語言。使用這種語言編程時，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、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個面向終用戶的工具。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。前面板是用來放置各種控件的，程序框圖是用來編寫代碼，不過LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認可，越來越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語言的手選，通過使用LabVIEW功能強大的圖形化編程語言能夠成倍地提高編程效率。

2需求分析

在航空發(fā)動機的試驗與試飛過程中，往往會碰到各種各樣的故障，這個時候就需要查看試驗試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問題所在。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算機編程知識和矩陣知識，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]。科研試驗中，也有大部分人使用Origin進行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡單易學(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：（1）繪圖后需手動改變圖例文字的大小、手動更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項，因為數(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)線會相互重疊。而對數(shù)字量數(shù)據(jù)進行四則運算后再繪圖，無疑會增加工作量。（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，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進行故障分析時，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，同時適合txt和csv格式，是及其必要的。

3軟件設(shè)計

3.1主要設(shè)計思想

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)點是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測的，并且在沒有事件發(fā)生時，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個分支，可以注冊用來處理一個或多個事件。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、標(biāo)尺范圍更改等注冊為事件結(jié)構(gòu)的一個分支，在每一個事件分支中進行相應(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），多列列表框用于實時顯示當(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軟件實現(xiàn)

3.3.1軟件工作流程軟件平臺工作流程如圖1所示。先通過參數(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，進行繪圖?？蓪D形進行縮放，拖動游標(biāo)實時顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進行數(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)個數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進行參數(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)中的序列號與它的參數(shù)名。繪圖時增減繪圖參數(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)組對于大數(shù)據(jù)文件（幾百MB甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會存在等待時間過長或者提示“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，采用按行讀取的方式，見圖4，并加入計數(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及時跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因為數(shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計算機出現(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)個數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進行數(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)，其正則表達式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負數(shù)值、時間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時調(diào)用。3.3.4實時顯示坐標(biāo)值為了實時顯示當(dāng)前點的參數(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)建動態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過檢測游標(biāo)移動事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實時顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進行圖形縮放時，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“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運行結(jié)果

軟件讀取某發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動開關(guān)、起動過程中等數(shù)字量。移動黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會實時顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r顯示對應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時間；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圖形進行縮放；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）和測量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)的分析是一項繁重、費時的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗數(shù)據(jù)通過圖形表達清楚，往往需要耗時半天以上。基于LabVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計了友好的人機交互界面，通過該數(shù)據(jù)平臺，1小時以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時，通過修改參數(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)動機型號，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)動機型號中使用。

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在航空發(fā)動機的研制過程中，經(jīng)常需要對試驗數(shù)據(jù)進行分析。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，效率偏低?；趫D形化編程工具LabVIEW進行數(shù)據(jù)分析平臺的設(shè)計，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機交互界面友好等優(yōu)點，可以在各航空發(fā)動機型號中推廣使用。

關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動機；數(shù)據(jù)分析

1概述

在型號研制過程中，為了完成考核試驗，需要制造一定數(shù)量的試驗發(fā)動機，須經(jīng)過一定的運轉(zhuǎn)時數(shù)以達到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計，型號研制一般需要20～30臺試驗發(fā)動機。發(fā)動機臺架試車時數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動機還遠遠超過這些數(shù)字[1]。長期的試驗，伴隨大量的試驗數(shù)據(jù)，通過試驗數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動機的性能好壞或者排查試驗故障。在發(fā)動機研制過程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計定型階段以后，簡單常見的故障都已排除，這時候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動機這些故障的排除，離不開試驗數(shù)據(jù)的采集與分析。美國國家儀器公司（NationalInstruments，簡稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標(biāo)準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計算機編程語言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計算機編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語言，又稱為“G”語言。使用這種語言編程時，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、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個面向終用戶的工具。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。前面板是用來放置各種控件的，程序框圖是用來編寫代碼，不過LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認可，越來越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語言的手選，通過使用LabVIEW功能強大的圖形化編程語言能夠成倍地提高編程效率。

2需求分析

在航空發(fā)動機的試驗與試飛過程中，往往會碰到各種各樣的故障，這個時候就需要查看試驗試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問題所在。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算機編程知識和矩陣知識，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]?？蒲性囼炛?，也有大部分人使用Origin進行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡單易學(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：（1）繪圖后需手動改變圖例文字的大小、手動更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項，因為數(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)線會相互重疊。而對數(shù)字量數(shù)據(jù)進行四則運算后再繪圖，無疑會增加工作量。（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，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進行故障分析時，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，同時適合txt和csv格式，是及其必要的。

3軟件設(shè)計

3.1主要設(shè)計思想

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)點是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測的，并且在沒有事件發(fā)生時，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個分支，可以注冊用來處理一個或多個事件。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、標(biāo)尺范圍更改等注冊為事件結(jié)構(gòu)的一個分支，在每一個事件分支中進行相應(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），多列列表框用于實時顯示當(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軟件實現(xiàn)

3.3.1軟件工作流程軟件平臺工作流程如圖1所示。先通過參數(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，進行繪圖?？蓪D形進行縮放，拖動游標(biāo)實時顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進行數(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)個數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進行參數(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)中的序列號與它的參數(shù)名。繪圖時增減繪圖參數(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)組對于大數(shù)據(jù)文件（幾百MB甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會存在等待時間過長或者提示“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，采用按行讀取的方式，見圖4，并加入計數(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及時跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因為數(shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計算機出現(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)個數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進行數(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)，其正則表達式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負數(shù)值、時間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時調(diào)用。3.3.4實時顯示坐標(biāo)值為了實時顯示當(dāng)前點的參數(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)建動態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過檢測游標(biāo)移動事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實時顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進行圖形縮放時，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“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運行結(jié)果

軟件讀取某發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動開關(guān)、起動過程中等數(shù)字量。移動黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會實時顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r顯示對應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時間；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圖形進行縮放；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）和測量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)的分析是一項繁重、費時的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗數(shù)據(jù)通過圖形表達清楚，往往需要耗時半天以上?；贚abVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計了友好的人機交互界面，通過該數(shù)據(jù)平臺，1小時以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時，通過修改參數(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)動機型號，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)動機型號中使用。

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在航空發(fā)動機的研制過程中，經(jīng)常需要對試驗數(shù)據(jù)進行分析。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，效率偏低?；趫D形化編程工具LabVIEW進行數(shù)據(jù)分析平臺的設(shè)計，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機交互界面友好等優(yōu)點，可以在各航空發(fā)動機型號中推廣使用。

關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動機；數(shù)據(jù)分析

1概述

在型號研制過程中，為了完成考核試驗，需要制造一定數(shù)量的試驗發(fā)動機，須經(jīng)過一定的運轉(zhuǎn)時數(shù)以達到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計，型號研制一般需要20～30臺試驗發(fā)動機。發(fā)動機臺架試車時數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動機還遠遠超過這些數(shù)字[1]。長期的試驗，伴隨大量的試驗數(shù)據(jù)，通過試驗數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動機的性能好壞或者排查試驗故障。在發(fā)動機研制過程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計定型階段以后，簡單常見的故障都已排除，這時候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動機這些故障的排除，離不開試驗數(shù)據(jù)的采集與分析。美國國家儀器公司（NationalInstruments，簡稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標(biāo)準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計算機編程語言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計算機編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語言，又稱為“G”語言。使用這種語言編程時，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、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個面向終用戶的工具。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。前面板是用來放置各種控件的，程序框圖是用來編寫代碼，不過LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認可，越來越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語言的手選，通過使用LabVIEW功能強大的圖形化編程語言能夠成倍地提高編程效率。

2需求分析

在航空發(fā)動機的試驗與試飛過程中，往往會碰到各種各樣的故障，這個時候就需要查看試驗試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問題所在。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算機編程知識和矩陣知識，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]?？蒲性囼炛?，也有大部分人使用Origin進行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡單易學(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：（1）繪圖后需手動改變圖例文字的大小、手動更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項，因為數(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)線會相互重疊。而對數(shù)字量數(shù)據(jù)進行四則運算后再繪圖，無疑會增加工作量。（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，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進行故障分析時，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，同時適合txt和csv格式，是及其必要的。

3軟件設(shè)計

3.1主要設(shè)計思想

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)點是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測的，并且在沒有事件發(fā)生時，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個分支，可以注冊用來處理一個或多個事件。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、標(biāo)尺范圍更改等注冊為事件結(jié)構(gòu)的一個分支，在每一個事件分支中進行相應(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），多列列表框用于實時顯示當(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軟件實現(xiàn)

3.3.1軟件工作流程軟件平臺工作流程如圖1所示。先通過參數(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，進行繪圖。可對圖形進行縮放，拖動游標(biāo)實時顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進行數(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)個數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進行參數(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)中的序列號與它的參數(shù)名。繪圖時增減繪圖參數(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)組對于大數(shù)據(jù)文件（幾百MB甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會存在等待時間過長或者提示“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，采用按行讀取的方式，見圖4，并加入計數(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及時跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因為數(shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計算機出現(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)個數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進行數(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)，其正則表達式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負數(shù)值、時間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時調(diào)用。3.3.4實時顯示坐標(biāo)值為了實時顯示當(dāng)前點的參數(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)建動態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過檢測游標(biāo)移動事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實時顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進行圖形縮放時，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“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運行結(jié)果

軟件讀取某發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動開關(guān)、起動過程中等數(shù)字量。移動黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會實時顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r顯示對應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時間；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圖形進行縮放；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）和測量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)的分析是一項繁重、費時的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗數(shù)據(jù)通過圖形表達清楚，往往需要耗時半天以上?；贚abVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計了友好的人機交互界面，通過該數(shù)據(jù)平臺，1小時以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時，通過修改參數(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)動機型號，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)動機型號中使用。

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在航空發(fā)動機的研制過程中，經(jīng)常需要對試驗數(shù)據(jù)進行分析。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，效率偏低?；趫D形化編程工具LabVIEW進行數(shù)據(jù)分析平臺的設(shè)計，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機交互界面友好等優(yōu)點，可以在各航空發(fā)動機型號中推廣使用。

關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動機；數(shù)據(jù)分析

1概述

在型號研制過程中，為了完成考核試驗，需要制造一定數(shù)量的試驗發(fā)動機，須經(jīng)過一定的運轉(zhuǎn)時數(shù)以達到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計，型號研制一般需要20～30臺試驗發(fā)動機。發(fā)動機臺架試車時數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動機還遠遠超過這些數(shù)字[1]。長期的試驗，伴隨大量的試驗數(shù)據(jù)，通過試驗數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動機的性能好壞或者排查試驗故障。在發(fā)動機研制過程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計定型階段以后，簡單常見的故障都已排除，這時候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動機這些故障的排除，離不開試驗數(shù)據(jù)的采集與分析。美國國家儀器公司（NationalInstruments，簡稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標(biāo)準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計算機編程語言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計算機編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語言，又稱為“G”語言。使用這種語言編程時，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、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個面向終用戶的工具。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。前面板是用來放置各種控件的，程序框圖是用來編寫代碼，不過LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認可，越來越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語言的手選，通過使用LabVIEW功能強大的圖形化編程語言能夠成倍地提高編程效率。

2需求分析

在航空發(fā)動機的試驗與試飛過程中，往往會碰到各種各樣的故障，這個時候就需要查看試驗試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問題所在。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算機編程知識和矩陣知識，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]?？蒲性囼炛校灿写蟛糠秩耸褂肙rigin進行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡單易學(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：（1）繪圖后需手動改變圖例文字的大小、手動更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項，因為數(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)線會相互重疊。而對數(shù)字量數(shù)據(jù)進行四則運算后再繪圖，無疑會增加工作量。（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，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進行故障分析時，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，同時適合txt和csv格式，是及其必要的。

3軟件設(shè)計

3.1主要設(shè)計思想

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)點是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測的，并且在沒有事件發(fā)生時，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個分支，可以注冊用來處理一個或多個事件。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、標(biāo)尺范圍更改等注冊為事件結(jié)構(gòu)的一個分支，在每一個事件分支中進行相應(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），多列列表框用于實時顯示當(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軟件實現(xiàn)

3.3.1軟件工作流程軟件平臺工作流程如圖1所示。先通過參數(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，進行繪圖。可對圖形進行縮放，拖動游標(biāo)實時顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進行數(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)個數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進行參數(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)中的序列號與它的參數(shù)名。繪圖時增減繪圖參數(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)組對于大數(shù)據(jù)文件（幾百MB甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會存在等待時間過長或者提示“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，采用按行讀取的方式，見圖4，并加入計數(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及時跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因為數(shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計算機出現(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)個數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進行數(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)，其正則表達式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負數(shù)值、時間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時調(diào)用。3.3.4實時顯示坐標(biāo)值為了實時顯示當(dāng)前點的參數(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)建動態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過檢測游標(biāo)移動事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實時顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進行圖形縮放時，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“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運行結(jié)果

軟件讀取某發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動開關(guān)、起動過程中等數(shù)字量。移動黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會實時顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r顯示對應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時間；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圖形進行縮放；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）和測量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)的分析是一項繁重、費時的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗數(shù)據(jù)通過圖形表達清楚，往往需要耗時半天以上?；贚abVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計了友好的人機交互界面，通過該數(shù)據(jù)平臺，1小時以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時，通過修改參數(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)動機型號，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)動機型號中使用。

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在航空發(fā)動機的研制過程中，經(jīng)常需要對試驗數(shù)據(jù)進行分析。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，效率偏低?；趫D形化編程工具LabVIEW進行數(shù)據(jù)分析平臺的設(shè)計，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機交互界面友好等優(yōu)點，可以在各航空發(fā)動機型號中推廣使用。

關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動機；數(shù)據(jù)分析

1概述

在型號研制過程中，為了完成考核試驗，需要制造一定數(shù)量的試驗發(fā)動機，須經(jīng)過一定的運轉(zhuǎn)時數(shù)以達到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計，型號研制一般需要20～30臺試驗發(fā)動機。發(fā)動機臺架試車時數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動機還遠遠超過這些數(shù)字[1]。長期的試驗，伴隨大量的試驗數(shù)據(jù)，通過試驗數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動機的性能好壞或者排查試驗故障。在發(fā)動機研制過程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計定型階段以后，簡單常見的故障都已排除，這時候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動機這些故障的排除，離不開試驗數(shù)據(jù)的采集與分析。美國國家儀器公司（NationalInstruments，簡稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標(biāo)準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計算機編程語言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計算機編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語言，又稱為“G”語言。使用這種語言編程時，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、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個面向終用戶的工具。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。前面板是用來放置各種控件的，程序框圖是用來編寫代碼，不過LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認可，越來越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語言的手選，通過使用LabVIEW功能強大的圖形化編程語言能夠成倍地提高編程效率。

2需求分析

在航空發(fā)動機的試驗與試飛過程中，往往會碰到各種各樣的故障，這個時候就需要查看試驗試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問題所在。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算機編程知識和矩陣知識，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]?？蒲性囼炛校灿写蟛糠秩耸褂肙rigin進行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡單易學(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：（1）繪圖后需手動改變圖例文字的大小、手動更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項，因為數(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)線會相互重疊。而對數(shù)字量數(shù)據(jù)進行四則運算后再繪圖，無疑會增加工作量。（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，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進行故障分析時，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，同時適合txt和csv格式，是及其必要的。

3軟件設(shè)計

3.1主要設(shè)計思想

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)點是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測的，并且在沒有事件發(fā)生時，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個分支，可以注冊用來處理一個或多個事件。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、標(biāo)尺范圍更改等注冊為事件結(jié)構(gòu)的一個分支，在每一個事件分支中進行相應(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），多列列表框用于實時顯示當(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軟件實現(xiàn)

3.3.1軟件工作流程軟件平臺工作流程如圖1所示。先通過參數(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，進行繪圖?？蓪D形進行縮放，拖動游標(biāo)實時顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進行數(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)個數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進行參數(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)中的序列號與它的參數(shù)名。繪圖時增減繪圖參數(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)組對于大數(shù)據(jù)文件（幾百MB甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會存在等待時間過長或者提示“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，采用按行讀取的方式，見圖4，并加入計數(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及時跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因為數(shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計算機出現(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)個數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進行數(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)，其正則表達式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負數(shù)值、時間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時調(diào)用。3.3.4實時顯示坐標(biāo)值為了實時顯示當(dāng)前點的參數(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)建動態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過檢測游標(biāo)移動事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實時顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進行圖形縮放時，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“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運行結(jié)果

軟件讀取某發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動開關(guān)、起動過程中等數(shù)字量。移動黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會實時顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r顯示對應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時間；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圖形進行縮放；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）和測量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)的分析是一項繁重、費時的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗數(shù)據(jù)通過圖形表達清楚，往往需要耗時半天以上?；贚abVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計了友好的人機交互界面，通過該數(shù)據(jù)平臺，1小時以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時，通過修改參數(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)動機型號，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)動機型號中使用。

baumer 11032521 GXMMW.0203V32 編碼器
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在航空發(fā)動機的研制過程中，經(jīng)常需要對試驗數(shù)據(jù)進行分析。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，效率偏低?；趫D形化編程工具LabVIEW進行數(shù)據(jù)分析平臺的設(shè)計，其應(yīng)用表明，該數(shù)據(jù)分析平臺具有數(shù)據(jù)處理效率高、人機交互界面友好等優(yōu)點，可以在各航空發(fā)動機型號中推廣使用。

關(guān)鍵詞：LabVIEW軟件；航空發(fā)動機；數(shù)據(jù)分析

1概述

在型號研制過程中，為了完成考核試驗，需要制造一定數(shù)量的試驗發(fā)動機，須經(jīng)過一定的運轉(zhuǎn)時數(shù)以達到考核的目的。據(jù)統(tǒng)計，型號研制一般需要20～30臺試驗發(fā)動機。發(fā)動機臺架試車時數(shù)一般是5000～8000h，發(fā)動機還遠遠超過這些數(shù)字[1]。長期的試驗，伴隨大量的試驗數(shù)據(jù)，通過試驗數(shù)據(jù)分析可以知道發(fā)動機的性能好壞或者排查試驗故障。在發(fā)動機研制過程的工程研制階段，往往故障頻發(fā)；而到了設(shè)計定型階段以后，簡單常見的故障都已排除，這時候出現(xiàn)的故障往往偏系統(tǒng)性，定位也不太明確。發(fā)動機這些故障的排除，離不開試驗數(shù)據(jù)的采集與分析。美國國家儀器公司（NationalInstruments，簡稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering），是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標(biāo)準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，它與VisualC＋＋、Java等計算機編程語言相比，它拋棄了晦澀難懂的文本代碼，使得計算機編程不再是少數(shù)人的篆隸[2]。圖形化的程序語言，又稱為“G”語言。使用這種語言編程時，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、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個面向終用戶的工具。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。前面板是用來放置各種控件的，程序框圖是用來編寫代碼，不過LabVIEW的代碼是*圖形化的。LabVIEW提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。近年來，LabVIEW得到了業(yè)界的普遍認可，越來越多的編程人員開始使用LabVIEW并把它作為編程語言的手選，通過使用LabVIEW功能強大的圖形化編程語言能夠成倍地提高編程效率。

2需求分析

在航空發(fā)動機的試驗與試飛過程中，往往會碰到各種各樣的故障，這個時候就需要查看試驗試飛的數(shù)據(jù)（一般為txt或者csv格式），通過數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問題所在。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算機編程知識和矩陣知識，并熟悉其中大量的函數(shù)和命令[3]。科研試驗中，也有大部分人使用Origin進行數(shù)據(jù)分析，Origin為OriginLab公司出品的簡單易學(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：（1）繪圖后需手動改變圖例文字的大小、手動更改坐標(biāo)范圍及定制柵格線。（2）沒有繪制數(shù)字量數(shù)據(jù)的選項，因為數(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)線會相互重疊。而對數(shù)字量數(shù)據(jù)進行四則運算后再繪圖，無疑會增加工作量。（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，需要重新定制坐標(biāo)范圍與注釋文本，這在進行故障分析時，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，同時適合txt和csv格式，是及其必要的。

3軟件設(shè)計

3.1主要設(shè)計思想

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)點是可以減少CPU占用率，響應(yīng)及時。事件發(fā)生是由操作系統(tǒng)檢測的，并且在沒有事件發(fā)生時，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，避免了輪詢中的無意義查詢。事件結(jié)構(gòu)的每一個分支，可以注冊用來處理一個或多個事件。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、標(biāo)尺范圍更改等注冊為事件結(jié)構(gòu)的一個分支，在每一個事件分支中進行相應(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），多列列表框用于實時顯示當(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軟件實現(xiàn)

3.3.1軟件工作流程軟件平臺工作流程如圖1所示。先通過參數(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，進行繪圖?？蓪D形進行縮放，拖動游標(biāo)實時顯示游標(biāo)處的各參數(shù)值，后對圖形添加注釋并截圖保存。3.3.2得到參數(shù)配置文件進行數(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)個數(shù)和參數(shù)名的位置通常不一樣，這里使用以下方法進行參數(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)中的序列號與它的參數(shù)名。繪圖時增減繪圖參數(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)組對于大數(shù)據(jù)文件（幾百MB甚1GB以上），使用“讀取文本文件”函數(shù)，會存在等待時間過長或者提示“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，采用按行讀取的方式，見圖4，并加入計數(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及時跳出循環(huán)，減少循環(huán)次數(shù)，避免因為數(shù)據(jù)文件太大而導(dǎo)致計算機出現(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)個數(shù)。有用數(shù)據(jù)———在進行數(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)，其正則表達式設(shè)為“[0-9.:-]+”，可以有效分離數(shù)據(jù)文件中的正負數(shù)值、時間，存入字符串?dāng)?shù)組，以備繪圖時調(diào)用。3.3.4實時顯示坐標(biāo)值為了實時顯示當(dāng)前點的參數(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)建動態(tài)游標(biāo)，如圖5所示通過檢測游標(biāo)移動事件的方式，將各參數(shù)曲線在游標(biāo)處的值實時顯示到多列表控件中。3.3.5圖形縮放用圖形工具選板進行圖形縮放時，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“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運行結(jié)果

軟件讀取某發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)后繪圖如圖6，波形圖中顯示轉(zhuǎn)速（N）、排氣溫度（EGT）、測量的燃油流量（WF）等，數(shù)字波形圖中顯示起動開關(guān)、起動過程中等數(shù)字量。移動黃顏色的游標(biāo)（圖6中虛線），右側(cè)列表框會實時顯示游標(biāo)處坐標(biāo)點的各參數(shù)值，文本框?qū)崟r顯示對應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄時間；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圖形進行縮放；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）和測量的燃油流量（WF）曲線上標(biāo)注“78.5”、“44.9”。5結(jié)語發(fā)動機試驗數(shù)據(jù)的分析是一項繁重、費時的工作，使用通用的數(shù)據(jù)繪圖軟件，通常效率低下。據(jù)統(tǒng)計，在熟練的情況下，使用通用繪圖軟件如Origin想把某一次的試驗數(shù)據(jù)通過圖形表達清楚，往往需要耗時半天以上?；贚abVIEW友秀的編程環(huán)境，設(shè)計了友好的人機交互界面，通過該數(shù)據(jù)平臺，1小時以內(nèi)就能完成一次數(shù)據(jù)分析；增刪繪圖曲線時，通過修改參數(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)動機型號，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)動機型號中使用。