纱线张力作为纺织及化纤工业生产过程中的一个工艺参数，有着非常重要的作用。张力的平衡与稳定直接关系到产品的质量、生产的效率以及后续加工的顺利进行。比如在织造生产的送经过程中，对于经纱的张力有较高的要求。要保证生产的面料均匀，经纱张力的波动必须控制在一定的范围内。

　　在纺纱的若干工序，如牵伸、加捻、络筒，都需要对纱线的张力进行测量与控制。另外，化纤与染整工业对于张力的测量与控制也有较高的要求。而在纺织生产的各环节，影响张力的因素较多，要控制张力变化存在一定的难度。因此，纱线张力检测系统的研制，特别是对动态张力的检测，无论在理论研宄或是在实际应用方面，都有十分重要的意义。

　　目前随着器件集成化、信息数字化、控制智能化技术发展，国内外的纱线张力检测仪器产品己有较大进步，功能以及自动化程度有所提高。譬如，瑞士的ELTEXCE纱线张力测试仪以及德国的TEX-TEHNO纱线强力仪。同时国内也加强了在这方面的研宄，并取得了一定的成果。但总体来看，还存在两个问题。**，进口仪器普遍价格昂贵，而功能方面尚不能完全满足实际生产的需要，如对张力进行频谱分析，对测试的数据进行二次处理，存储测试数据以便后处理，通过网络技术传送测试数据进行远程处理等，因而很难在目前国内纺织行业普及。第二，国产测试仪器整体水平相对还较低，不适应现代化生产的需要。针对这种现状，并为满足有关厂家提出的实际需要，我们开发研制出一种新型张力检测系统基于虚拟仪器的纱线动态张力检测系统。

　　2系统构成基于虚拟仪器技术的张力检测系统与传统的张力检测系统的*大差别在于虚拟仪器的应用。虚拟仪器是计算机技术在仪器仪表领域的应用所形成的开发与研制。

　　种新型的、富有生命力的仪器种类。它是计算机被测张传感器数据采集对象系统构成图硬件资源、仪器测控硬件和用于数据分析、过程通讯容。及图形用户界面的软件之间的有效结合。虚拟仪器通过提供用户组建自己仪器的可重用源代码库，处理模块间通讯、定时、触发等功能，强调在通用计算机平台的基础上，通过软件和软面板，把由厂家定义的传统仪器转变为由用户定义的、由计算机软件和几种模块组成的专用仪器。

　　本系统的研制采用的软件是美国NI（NationalInstrument）公司推出的LabVIEW图形化编程语言，其功能强大、应用便捷，是*成功的虚拟仪器软件之一。一方面虚拟仪器检测系统利用LabVIEW的开放性，使得传感器和数据采集设备能够得到充分的应用于合理的配置。对于不同的张力检测对象以及不同的张力检测环境，可以通过编制不同的检测软件和相应的设备组合实现。这种柔性组建，高效可靠的虚拟仪器检测系统适用于工业生产的许多环节。另一方面，检测系统通过LabVIEW强大的数据采集与总线连接库，与测控仪表的智能接口GPIB、USB、VXI、PCI、RS-232 2等实现数据通信，避免用检测仪表直接进行张力检测，可以提高测量数据的准确性与可靠性。由于虚拟仪器应用软件集成了仪器的所有采集、控制、数据分析、结果输出和用户界面等功能，使传统仪器的某些硬件乃至整个仪器都被计算机软件所代替。因此，从某种意义上可以说：软件就是仪器。

　　3系统设计虚拟仪器技术的核心是软件。在继承传统编程语言结构化模块的基础上，LabVIWEW采用数据流程的图形化G语言编程技术，把复杂费时的软件编程简化为菜单条适合图表连接调用。基于虚拟仪器3.1数据采集在张力检测系统中，数据信号的采集是一个重要部分。这些信号的采集用一块数据采集板卡完成。在信号的导入过程中，外界会对信号造成不同的干扰，使采集的信号不稳定或是产生信号失真。因此要对信号进行调理，将干扰信号过滤或者屏蔽，获得有用信号，使数据的分析结果准确可靠，提高测试精度。

　　由于本系统动态的开发针对具体的生产需求高速化纤纺丝在线张力测试。要求满足：走丝速度<4800/min，张力测量范围0~1000cN，分辨系统的核心部件由三部分组成，传感器、DAQ（数据采集）卡、计算机。

　　根据现有条件，系统采用中泰公司的PC模拟输入通道，采样分辨率12位，A/D转换速率为10*，非线性误差性为*1LSB，输入电压为0~（*5~+5V），放大器增益分别可设置为1、2、5和10倍（这里采用单端32路输入，1倍的增益）传感器采用德国的SCHMIDT公司的型号为TSP 0~1000cN.采用的计算机配置为128M内存、CPU主频600Hz，外频约66MHz、硬盘10G.因而无论从测量范围，还是从采样频率而言，其性能都能满足系统的需求。

　　为防止闲置的模拟输入通道对输入信号产生干扰，将闲置通道全部接地。在开发DAQ卡驱动程的纱态检测系统软件计主要包括以下内序过程中可充分s利用户数据分析与处理是整个张力检测系统中的关键环节。现有的张力测量仪大多只能提供纱线张力的平均值变化情况，只能对纱线的张力给出大致的估量。要得到张力的频域变化情况及其分析结果，必须借助于示波器、频谱分析仪等以及相关的控制和接口电路来实现。不仅调试、操作与维护比较麻烦，而且造成测量结果精确度受到更多因素的影响；并由此造成生产成本提高。

　　该张力检测系统在数据分析处理体现出强大的优势。它采用的LabVIEW是一个带有扩展功能库和子程序库的通用程序设计系统，具有强大的数据分析与处理功能。除具备其它语言所提供的常规函数功能和上述的生成图形界面的大量模板外，内部还包括许多特殊的功能库函数和开发工具库以及多种硬件设备驱动功能。从系统需要实现的功能出发，主要利用高级分析函数库中的若干功能。在信号预处理阶段，要清除噪声等干扰信号，可以运用高级分析函数库中的滤波函数对采集来的数字信号进行滤波处理。并可运用时域和频域分析函数进行时域、频域信号处理。比如，使用快速傅立叶变换（FT）生成表征张力变化的频谱图，利用高级分析函数库中的相关数字处理函数生成张力曲线图。另外，运用函数库中的数值分析计算SubVI得到张力的*大值、*小值、平均值、标准方差以及变异系数和张力的频度直方图。

　　通过数据分析与处理，检测系统得到许多有实际意义的结果。根据这些结果，通过信息反馈，不仅可以对影响张力波动的有关参数进行实时调整，达到保证张力稳定的目的；而且对张力检测与控制的进一步研宄有积极作用。此外，采用微机控制，对于数据的存储以及二次处理十分的简便，这都是以往的张力检测仪器无法提供的。下图是对一段纱3.3测试结果的显示、输出与保存系统不仅可提供实时显示功能，还要提供数据、图形及表格打印输出与保存功能。满足用户文档存储以及资料携带的需要。另外，计算机通过与外围设备的连接，使得仪器在测试状态和分析状态下均可以打印测试报告，测试报告的输出格式可以自行定义。

　　3.4系统错误提示与超标预警功能在测试过程中，由于系统内部或者系统外部的原因导致测试系统无法正常运行时，系统出错提示功能启动，提供出错信息，以便对系统进行调试。

　　在系统工作时，可以根据生产工艺，确定正常工作时的张力范围。一旦张力值持续超出这个范围，以至影响产品质量时，系统的超标预警功能启动，超标预警主要应用于长片段测量。

　　3.5仪器校核对于检测系统而言，测试结果准确与否，与检测仪器本身的精度以及灵敏度有直接的联系。因此，在仪器投入使用之前，都必须进行校核与调整。该张力检测系统具备相对简单的校核与调整功能。而且在工作环境不变的情况下，仪器的校核周期长。

　　仪器的校核包括两个过程：零位校准，标度校准。零位校准，在载荷较小（根据采用的传感器的性能指标，取载荷为10%*大载荷）的情况下，保证测量值在精度允许的范围内。标度校准，取载荷在10%至90%的*大载荷值范围内，同样调整仪器使得测量值在误差范围内。

　　具体而言，采用标准砝码作为载荷对检测系统进行逐步校核，结合测量范围与测量精度完成标定程序。仪器**次运行时，一般要求进行仪器校核。该系统根据正确的操作规范，图文并茂的逐一给用户提示，操作人员可以按照提示顺利完成仪器校核。

　　4结论基于LabVIEW的纱线动态张力检测系统，充分利用虚拟仪器的开放性和图形化模块式编程方式，面向计量测试工程师。根据被测对象的自身特性以及实际工作环境，编制相应的测试SubVI系列、分析处理SubVI系列和控制SubVI系列，并按不同的要求选择构建虚拟张力检测系统和虚拟张力控制系统。本系统还可以进一步利用LabVIEW的网络通信功能，结合以数据库为基础的张力检测与控制系统，开发出远程自动化张力检测与控制装置。