本文所研究的信号的频率较高，因此需要板卡有足够的带宽满足相应的研究要求。PCI-9846H-3dB-3dB带宽为20MHz，能够满足本文对频谱分析的要求，此外板卡的系统噪声在±1V时仅为5.0LSBRMS，其在±1V时的频谱特性如图6所示。
2.1.5 信号调理电路
从传感器得到的信号大多要经过调理才能进入数据采集设备，信号调理功能包括放大、隔离、滤波、激励、线性化等。由于不同传感器有不同的特性，因此，除了这些通用功能，还要根据具体传感器的特性和要求来设计特殊的信号调理功能。
本系统所用的信号调理板主要实现两方面的功能：
(1)实现传感器信号的低通滤波。信号进入计算机前必须要经过低通滤波，本文由信号调理板采用RC低通滤波器来实现。
(2)对信号进行转换。对于模拟信号，PCI-9846H数据采集卡只能接收-5V~+5V的电压信号，而霍尔电压传感器输出的信号为(0~10)V的电压信号，霍尔电流传感器输出的信号为(0~100)mA的电流信号，所以必须加入信号调理板对传感器输出的信号进行转换。
由以上硬件的选择确定本系统的硬件拓扑结构如图7所示，图8所示为试验现场布线图。
2.2基于LABVIEW的系统软件设计
LABVIEW集数据采集、仪器控制、工业自动化等众多功能于一身，为图形化虚拟仪器的开发提供了最佳的平台[9]。本文用LABVIEW进行数据采集系统上位机软件的编制，完成数据采集的任务：
(1) 对试验环境和测试电机的信息进行登记;
(2) 测试项目的选择以及试验前的标定;
(3) 对数据进行计算，存储以及屏幕显示等。
在使用PCI-9846H板卡之前需要安装板卡驱动，图9所示为安装好了板卡驱动之后，在设备管理器会看到相应硬件设备的增加。与此同时，为了能够应用 LABVIEW进行上位机数据采集系统的开发，需要安装DAQPilot中支持LABVIEW的板卡驱动程序。除此之外，在LABVIEW中使用该板卡进行数据采集之前必须通过DAQMASTER为该块板卡进行相关的初始化工作，其中包括缓存区大小的设置，通道名称的设置等初始化工作，图10-11显示了利用DAQMASTER对PCI-9846H进行相关的初始化工作。
在试验中，对于电量和非电量信号采集之前都选择静态标定的方法对其进行标定，其中对于控制器输入电压/电流以及控制器输出电压/电流利用PCI- 9846H板卡的四个通道进行同步采集。在转矩/转速测量时，虽然转矩仪输出的是频率信号，但是本文按照模拟量对其进行采集，通过在程序中对输入信号的处理计算出信号的频率从而能够得到相应的转矩和转速值，这样可以在程序中减少一部分代码量提高程序的执行效率同时利用板载同步时钟保证转矩/转速采集的同步性。
2.3试验结果分析
本文利用基于PCI-9846H的数据采集系统完成了对电机电量与非电量的采集，图16所示为直流母线电压电流与交流电压电流动态数据波形，图17和图18分别显示了改进前后电流的输出波形以及转矩的输出波形。
试验结果表明基于PCI-9846H的数据采集系统具有高采样率和高采样精度，能够满足本文对死区时间引起的电压波形畸变信号捕捉的要求，对采集数据的分析表明本文所提出的根据电机的工作状态调节直流母线电压保持电压调制比在较高的范围内的方法能够很好的改善电流与转矩的输出波形，特别是在电机低速工况时效果尤为明显，进而能够减少死区时间对电机在低速工况时性能的影响。
作者信息：
吕晨光，宋强，靳建波(北京理工大学，机械与车辆学院，北京，100081)
参考文献
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