使用LabVIEW 與DAQ 監(jiān)控人體于動(dòng)態(tài)平臺(tái)上的擺動(dòng)
概述：使用NI LabVIEW軟體搭配N(xiāo)I資料擷取(DAQ)硬體建構(gòu)平臺(tái)，其表面具備122組應(yīng)力感測(cè)電阻器(FSR)并能以200 Hz進(jìn)行取樣，以量測(cè)人體擺動(dòng)與平衡的控制情形。

人體即使在直立時(shí)，亦需隨時(shí)保持著穩(wěn)定性。人體整合多種機(jī)制，才能避免身體在靜、動(dòng)態(tài)的條件下跌倒。測(cè)力板(Force platform) 與Stabilogram 均為量測(cè)、量化人體平衡度的標(biāo)準(zhǔn)。另根據(jù)時(shí)間概念而搜集壓力中心(COP)，以呈現(xiàn)姿勢(shì)控制的結(jié)果?；旧鲜且员砻嬷稳梭w中心，再垂直投射相關(guān)應(yīng)力。主機(jī)電腦將根據(jù)FSR 的訊號(hào)而執(zhí)行一系列的計(jì)算作業(yè)，以取得COP (如圖1)。

圖1. 負(fù)責(zé)計(jì)算人體足部擺動(dòng)的程式圖區(qū)塊
大多數(shù)的姿勢(shì)與平衡計(jì)量技術(shù)，均是主動(dòng)操作姿勢(shì)或平衡狀態(tài)，再計(jì)算出人體的反應(yīng)。在此系統(tǒng)中，我們是讓人體于不穩(wěn)定的支撐表面上保持平衡，達(dá)到自我反應(yīng)的效果。若讓人體站在可移動(dòng)的支撐表面上，亦可達(dá)到相同的變數(shù)。針對(duì)任何測(cè)試點(diǎn)，我們的平臺(tái)可達(dá)到不同方向的平衡紊亂(如圖2)。
在銜接儀器之后，此平臺(tái)可隨時(shí)追蹤人體COP 的移動(dòng)，再顯示各種狀態(tài)下的人體穩(wěn)定程度。此時(shí)如BOSU Balance Trainer 的動(dòng)態(tài)表面就極其重要，可完整補(bǔ)償姿勢(shì)控制器統(tǒng)，而模擬動(dòng)態(tài)條件。與僅能模擬靜態(tài)條件的靜態(tài)平臺(tái)相較，動(dòng)態(tài)表面更能呈現(xiàn)病理學(xué)方面的問(wèn)題。
儀器控制
此堅(jiān)固平臺(tái)的直徑為635 mm，非平面的圓頂直到動(dòng)態(tài)平臺(tái)之處均為柔軟材質(zhì)(如圖2)。另有薄薄一層FSR 排列為陣列，固定于平臺(tái)之上。我們另于平臺(tái)之上安裝感測(cè)器，以捕捉不同的站立姿勢(shì)，并達(dá)到更大的儀控面積(如圖2)。此系統(tǒng)好能盡量減少各種限制。

使用LabVIEW 與NI CompactDAQ 測(cè)試小型牽引機(jī)的噪音與振動(dòng)
概述：使用LabVIEW and NI CompactDAQ模組架構(gòu)的可攜式資料擷取系統(tǒng)記錄測(cè)試參數(shù)并且根據(jù)受測(cè)的單元與組態(tài)產(chǎn)生報(bào)告。

我們選擇LabVIEW 架構(gòu)的可攜式DAQ 系統(tǒng)，且NI CompactDAQ 模組可輕松攜帶至戶外測(cè)試場(chǎng)地。系統(tǒng)將記錄測(cè)試參數(shù)，并根據(jù)受測(cè)單元與組態(tài)產(chǎn)生報(bào)告。另外，我們也可重新設(shè)定系統(tǒng)，以用于如振動(dòng)量測(cè)的其他應(yīng)用。
LabVIEW 圖形化程式設(shè)計(jì)的特性，讓我們可輕松學(xué)習(xí)，且軟體亦可無(wú)限制客制化。因?yàn)槿绱?，我們功能以NI 軟體工程師撰寫(xiě)的程式迅速上手，再針對(duì)自己的需求客制化其輸入與輸出，針對(duì)各個(gè)特定測(cè)試產(chǎn)生所需的報(bào)表。
牽引機(jī)噪音滿足多項(xiàng)排放標(biāo)準(zhǔn)，而為保護(hù)使用者所訂定的引擎噪音也有多種規(guī)范。售往歐洲的牽引機(jī)，先通過(guò)完整的測(cè)試，除了表明該設(shè)備已符合特定的歐洲標(biāo)準(zhǔn)，并需標(biāo)示其他測(cè)試中的聲音功率強(qiáng)度。這些規(guī)范可避免機(jī)器損害使用者的聽(tīng)力，且若人體長(zhǎng)期暴露于高噪音與高振動(dòng)的環(huán)境中，往往會(huì)對(duì)身體造成不良的影響。
聲音功率量測(cè)
適用于聲音功率的LabVIEW 參考函式庫(kù)VI，加上NI Sound and Vibration Measurement Suite，可讓我們按照ISO-3744 的標(biāo)準(zhǔn)，透過(guò)聲源周?chē)柠溈孙L(fēng)陣列，而計(jì)算出聲音功率。聲音功率代表由聲源所發(fā)出的聲音能量強(qiáng)度，并可用于大多數(shù)的環(huán)境噪音測(cè)試作業(yè)。在受測(cè)聲源周?chē)?，排列出既定幾何圖案的麥克風(fēng)陣列，即可進(jìn)行量測(cè)作業(yè)。我們將麥克風(fēng)所測(cè)得的聲壓強(qiáng)度(dB ref 20 μPa) 加以平均，隨即得出聲音功率強(qiáng)度(dB ref 1 pW)。
此標(biāo)準(zhǔn)另說(shuō)明麥克風(fēng)幾何形式的大小與形狀，還有修正背景噪音的方式。在計(jì)算總聲音功率強(qiáng)度之前，我們平均表面區(qū)域的聲壓強(qiáng)度，以獲得表面的平均分?jǐn)?shù)倍頻頻譜。在得出表面的平均分?jǐn)?shù)(Octave) 頻譜之后，即可測(cè)定全部的聲音功率強(qiáng)度。聲音強(qiáng)度的量測(cè)結(jié)果，可透過(guò)各個(gè)頻帶(Band) 中的聲音強(qiáng)度，呈現(xiàn)為總強(qiáng)度或分?jǐn)?shù)倍頻頻譜。我們使用內(nèi)建的參照函式庫(kù)VI，并由NI 工程師協(xié)助使用LabVIEW，客制化聲音功率的量測(cè)程式。
測(cè)試場(chǎng)地
我們于草地上建造半徑13 公尺的戶外水泥測(cè)試地。每6 個(gè)麥克風(fēng)為1 組陣列，并安裝于三腳架上，且其中2 組三腳架約為518 公分(17 英尺) 高。為了設(shè)置測(cè)試作業(yè)，我們使用自己設(shè)計(jì)的容器安裝并保護(hù)的腳架、連接線、麥克風(fēng)、筆記型電腦，與測(cè)試小桌。我們共設(shè)置6 組麥克風(fēng)腳架，并有連接線將各組麥克風(fēng)連至DAQ 機(jī)箱。完成參考量測(cè)以校準(zhǔn)系統(tǒng)之后，隨即開(kāi)始測(cè)試。

使用LabVIEW測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)氣缸壓力
概述：基于LabVIEW軟件控制的DAQ板卡，開(kāi)發(fā)出OPTIMIZER——一款靈活、經(jīng)濟(jì)的基于PC的氣缸壓力測(cè)量分析系統(tǒng)。

背景
內(nèi)燃機(jī)的性能，取決于許多因素。對(duì)于給定壓縮比的情況，佳馬力和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩會(huì)出現(xiàn)在以下情況：
? 每個(gè)氣缸的進(jìn)氣口和進(jìn)氣閥的進(jìn)氣量均達(dá)到大
? 燃料/空氣處于適當(dāng)比例
? 燃料和空氣充分混合
? 調(diào)整點(diǎn)火提前量，避免初始爆震
由于是燃料/空氣混合物的燃燒產(chǎn)生的壓力產(chǎn)生了發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和動(dòng)力，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)中重要的檢查參數(shù)就是在壓縮和做功沖程中的氣缸壓力大小及其定時(shí)。進(jìn)氣歧管的臺(tái)架測(cè)試是在恒流情況下記錄一定壓降下的氣流情況。但當(dāng)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上后，進(jìn)氣歧管的氣流就變成了受活塞運(yùn)動(dòng)、進(jìn)氣閥面積、氣閥定時(shí)和重疊時(shí)間以及流道形狀影響的非恒流過(guò)程。這些參數(shù)的共同作用，往往會(huì)導(dǎo)致多缸發(fā)動(dòng)機(jī)不同氣缸進(jìn)氣差異。
優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)性能的步就是設(shè)計(jì)進(jìn)氣歧管和氣閥系以大限度的給每一個(gè)氣缸提供等量空氣。對(duì)于給定的壓縮比和進(jìn)氣口溫度，操作者可以通過(guò)測(cè)量點(diǎn)火之前壓縮沖程中的氣缸壓力來(lái)獲得進(jìn)氣信息。因?yàn)橛蜌饣旌衔锏娜紵且粋€(gè)復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程，牽涉到很多氣缸的幾何因素以及其它因素，如油氣混合情況、汽油辛烷值、燃料當(dāng)量比、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、空氣溫度和濕度，以及點(diǎn)火時(shí)間等—— 調(diào)整這些參數(shù)，以獲得佳的性能，將是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。
通過(guò)觀察氣缸壓力測(cè)量值以及峰值壓力相對(duì)活塞頂死中心（Top-dead-center, TDC）的位置，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)人員可以迅速將發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)校到佳性能。由燃燒質(zhì)量分?jǐn)?shù)可見(jiàn)，對(duì)于大多數(shù)傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)而言，如果峰值壓力出現(xiàn)在TDC之后12到15度，并且燃燒發(fā)生在TDC附近的等容階段時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將表現(xiàn)出佳性能。但在給定壓縮比和燃油辛烷值情況下，為了達(dá)到佳性能所采取的點(diǎn)火提前可能會(huì)因?yàn)閲?yán)重的火花爆擊現(xiàn)象而導(dǎo)致氣閥過(guò)熱。因此，在性能優(yōu)化過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)人員需要檢測(cè)TDC之后的10和40度之間火花爆擊的氣缸壓力。如果檢測(cè)到爆震，點(diǎn)火提前取消，以避免活塞受損。