1杂散电流监测方案

　　早期的杂散电流测量主要是采用仪表进行，这种测量方法要耗费大量的人力，而且测量值不够准确，无法存储。为了克服上述缺点，人们采用以单片机为核心的智能数据采集装置（以下简称智能数据采集装置）进行测量，但由于单片机的数据采集速度有限，不能充分反映机车运行高峰时极化电压的变化趋势。不仅如此，智能数据采集装置设计开发周期较长，不适合于现场维护人员开发。

　　虚拟仪器技术是仪器仪表技术发展的最新阶段，代表了现代测量技术的发展方向。虚拟仪器的功能主要由软件来实现，性能的改进和功能的扩展只需更新相关软件设计，因此研发周期大大缩短。

　　虚拟仪器硬件具有良好的可靠性，具有较高的采集速度。

　　HS801是一款由英国Tiepie公司开发的虚拟仪器。该仪器具有2个模拟输入通道和1个模拟输出通道，通过并口与计算机相连。HS801的最大采样速率为100 M Hz， A/ D转换具有8位的分辨率，输入范围是0. 1 80 V （满刻度） ，存储容量为32 K/通道或64 K/通道。HS801支持测量数据的存储。因此， HS801完全能够满足杂散电流监测的需要。

　　结合杂散电流的特点和工程测试要求，设计了基于HS801的杂散电流自动监测系统，系统结构如1杂散电流自动监测系统结构图。

　　该监测系统由参比电极、结构钢测试端子、钢轨测试端子、接线盒、测试电缆、变电所测试箱、HS801硬件、笔记本电脑等构成。HS801硬件和笔记本电脑构成了移动式杂散电流监测装置。该系统在车站变电所内安装变电所测试端子箱，将车站区段内的参比电极端子和测试端子用电缆接至接线盒，再由统一的测试电缆引至变电所测试端子箱内的连接端子。实测时，移动式杂散电流监测装置分别在每个变电所进行杂散电流测试及数据处理。虚拟仪器HS801的CH1通道监测接触电压， CH2通道监测极化电压。

　　2基于虚拟仪器HS801的杂散电流监测软件

　　杂散电流监测软件通过调用动态链接库函数对HS801进行二次开发来实现。

　　动态链接库（ DLLs）是一些编译过的可执行代码模块，后缀为。 Dll.在创建Windows程序时，链接过程并不把DLLs文件连接到程序上，直到程序运行并调用一个DLLs中的函数时，该程序才要求这个函数的地址，此时Windows才在DLLs中寻找被调用函数，并把它的地址传送给调用程序。采用这种方法， DLLs达到了代码复用的极限。

　　2. 1 HS801的动态链接库

　　HS801的DLL程序库是基于Windows操作系统的动态链接库。这些程序包包括标准的库文件，库文件组成了控制数据采集和数据存储的许多子程序，包括初始化示波器硬件、启动采集、终止采集等。库函数主要有13类，其中与杂散电流监测软件相关的函数主要有：

　　（ 1）启动与关闭仪器。主要包括初始化仪器硬件、关闭仪器等函数。其中初始化仪器硬件可以设置仪器设备默认值、配置存储器、获得校正常数等，而关闭仪器可以释放所有被配置的资源和存储器。

　　（ 2）获取仪器信息。通过仪器可获取日期、仪器序列号、灵敏度、分辨率、最大采样频率、最大记录长度、方波发生器、函数发生器等函数。

　　（ 3）启动测量。主要是启动测量函数。用户可通过控制启动测量函数将硬件测量数据传送到计算机内存。

　　（ 4）重新获取数据。主要包括获取测量数据、获取所有二进制测量数据、获取所有数字输入值等函数。用户可通过控制这一类函数将内存中数据传送到应用程序的存储器中。

　　（ 5）控制输入分辨率。主要包括设置分辨率、获取当前输入分辨率等函数。

　　（ 6）控制所测量的通道。主要包括获取测量模式、设置测量模式等函数。

　　（ 7）控制时基。主要包括获取记录长度、设置记录长度、获取当前采样频率、获取外部时钟状态等函数。

　　（ 8）控制模拟输入通道。主要包括获取当前输入灵敏度、设置输入灵敏度、获取自动范围、设置自动范围等函数。

　　2. 2杂散电流监测软件的开发

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

　　（ 1）初始化仪器。初始化过程通过调用动态链接库中的函数，实现对仪器的常规设定。初始化对HS801的稳定工作是极其重要的。

　　（ 2）数据采集与波形显示。当测量键按下后，计算机启动HS801进行数据采集。HS801会将采集来的数据放到硬件的缓存中。当Delphi通过并口向硬件发出启动测量命令时，数据才被传送到计算机。本软件通过Delphi中的Timer控件实现数据传送，每隔一定时间执行一次启动测量命令。

　　采集的数据以波形的方式显示。首先，确定软件使用者选用的测量通道以及图形绘制的方式（即仅绘制通道一，仅绘制通道二或两通道皆画）。然后，根据采样长度设定绘图控件的内部坐标。为使绘制过程简单，将坐标横轴的长度和采样长度保持一致。最后，调用Delphi中绘图命令绘制图形。

　　以通道一的波形绘制为例。绘图笔颜色为柠檬色，对应通道一波形，设定绘图控件PaintBox坐标系中X轴长度为512（通道一的采样长度为512）。

　　然后将首点移到显示原点（即控件左侧中间位置）后，通过循环逐一调入数据，使用Delphi中LineT o方法将采样点一一连线，生成波形。

　　（ 3）数据存储与分析。本软件采用了数据实时存储，将数据存储到一个Excel文档中。M icrosoft Office中的Excel处理数据的能力已基本能满足本软件的使用要求，因而，本软件数据分析由Excel完成。

　　（ 4）关闭仪器。释放动态链接库和关闭程序。

　　本着谁分配谁释放的原则，关闭仪器是必须要进行的步骤。如果用户没有关闭仪器，则会出现无法关闭或者内存地址错误等一系列问题。

　　3结语

　　现场应用表明， T iepie公司的H S801硬件具有良好的可靠性，完全能够满足杂散电流监测的现场要求。笔者开发的杂散电流监测软件不仅可以用于研究和实验，而且可应用于现场监测。

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