基于LabVIEW的ACFM网络实验平台开发与测试

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Development and test of ACFM network experimentalplatform based on LabVIEWLi W ei，Chen Guoming，Zhang Chuanrong，Liu Tao(Center for Ofshore Engineering and Safety Technology，China University of Petroleum，Qingdao 266580，China)Abstract：To meet the needs of the teaching experiment for the alternating current field measurement(ACFM)technique，the ACFM network experimental platform is built to realize the signal communication and transmis-sion between the server and clients by Internet.Network communication module consists of service softwareand client software with TCP protoco1.The service software 1istens to the connection request of client，andsents the ACFM signals tO every client，while the client software reads the signals using TCP reading functionof LabVIEW .The ACFM network experimental platform is tested by experiments.And the results show thatthe TCP web publishing of ACFM signals by server and the real time remote receiving by clients are realizedthrough the ACFM network experimental platform，and the data received is according to the signals published。

Key words：atternating current field measurement(ACFM)；network experimental platform ；LabVIEW交 流 电磁 踌 测 技 术 (altenating current fieldmeasurement，ACFM)是基于电磁感应原理 的结构表面缺陷无损检测技术 ，具有非接触测量、受工件材质影响孝无需标定、检测速度快以及对提离效应不敏感等优点 ，目前 已得 到 Lloyds、ABS、BV、DNV、ASTM、收稿 日期 ：2012-06 11 修改 日期 ：2012-09-12基金项 目：国家自然科学基金项 目基于激励阵列的 ACFM缺陷可视化检测技术与应用研究”(50905187)；山东省自然科学基金项目基于多相多激励的交流电磁场缺陷可视化检测机理及应用研究”(2009ZRA05085)作者简介：李伟 (1980-)，男，河北沧州，博士，副教授，主要研究方向：海洋油气装备及安全检测技术。

E-mail：ronald8044### 163.cornCOFREND、ASNT 、ASME等 多家世界权威验证单位和机构的认证 ，广泛应用于油气工业、桥梁港 口、航空航天以及水下结构等众多领域，是近年来快速发展的先进安全检测技术之-，应用前景良好1 ]。但由于其价格昂贵、操作复杂，难以满足教学实验要求，影响学生对 ACFM安全检测技术原理和缺陷定量识别方法的学习和理解 ，同样的问题也出现在涡流检测 、超声检测以及红外检测等先进检测技术系统的教学中。为此，本文借助 LabVIEW，围绕基于 TCP/IP网络协议的ACFM 网络实验平台进行了系统研究和实验测试，建立 ACFM 服务器和客户端之间 的-对多 网络实验平台，实现了服务器和学生客户端之间的实时通信和数据传输，不但让学生直观地感受 ACFM缺陷检测实时数据采集和特征信号显示情况，并且可以远程对信e理鲫 m管№d 与 术山技L羔验 m 实 ㈣pL蓦实 验 技 术 与 管 理号进行多种数据分析和缺陷识别，达到了实验教学的目的。

1 ACFM 网络实验平台结构与设计思路ACFM 网络实验 平台重点是通过 TCP/IP网络协议，使 ACFM虚拟仪器服务器和客户端进行数据通信和远程信号分析。常用的构建网络实验平台的方法包括软件共享和硬件共享两种方式。软件共享方式是指客户端实验内容只与服务器端的软件程序有关，与硬件仪器设备无关；而硬件共享模式则是服务器端不但需要设计相应 的软件界面，而且要连接硬件实验设备(如数据采集卡、信号源等)[5-63。

ACFM 网络实验平台采用硬件共享和软件共享相结合的方式，以 LabVIEW 虚拟仪器环境为基础构建，由仪控服务器、客户端以及 ACFM实验设备 3部分组成，如图 1所示。仪控服务器与 ACFM实验设备之问采用硬件共享模式 ，服务器通过 ACFM 实验程序与 ACFM数据采集卡以及激励信号源相连接，控制硬件的动作、实时获取仪器的测量结果；仪控服务器和客户端之间的通信采用软件共享模式，客户端软件与服务器软件通过网络 TCP/IP协议连接通信，服务器端要接收客户端的请求时调用服务器实时保存的实验数据与信号，而不直接与实验仪器硬件相关联，这样既解决了ACFM仪器设备硬件操作复杂和设备安全的问题，又满足了学生进行 ACFM缺陷检测信号显示以及数据分析的教学实验需要。

基于网络 硬件共享软件共享客户端 F-7L-- 仪控 ACFMl 服务器 实验设备客户端 L图 1 ACFM 网络实验平 台组成框图2 基于 LabVIEW 的 ACFM 网络 通信模 块设计仪控服务器与 ACFM 的硬件共享连接借助 PCI或 USB总线接口实现，并由服务器中的 ACFM 虚拟仪器软件系统控制硬件的动作、实时获取仪器的测量结果以及绘制和储存检测信号曲线，文献[7]中有详细的阐述⊥户端和仪控服务器之间借助基于网络通信拈实现数据和信号通信。为能够较好地与 ACFM虚拟仪器软件系统相融合和联合编程，ACFM 网络实验平台的网络通信拈基于 LabVIEW 进行设计，LabVIEW 提供了丰富的网络通信函数，大大简化了拈设计过程。

TCP(transmission control protocol，传输控制协议)是-个面向连接的协议 ]，允许从某台计算机发出的字节流无差错地发往互联网的其他计算机。以TCP为基础组建 的 Internet是 目前 国际上规模 最大的计算机网络，Internet的广泛使用，使得 TCP/IP成为事实上的标准，TCP连接 由 IP地址和 TCP端 口作为唯-识别 。基于 LabVIEW 的网络通信拈设计上采用 TCP协议服务器/客户端通信模式踟，分为服务器端程序和客户端程序。服务器端软件主要完成数据接受 ，并提供接口用于数据的相关后续处理，然后利用LabVIEW 提供的 TCP功能函数将数据发布到网络上；在客户端 软件 中利 用 TCP功能 函数接 收这些 数据，即可实现远程数据采集和信号通信。基于 Lab-VIEw 的网络通信流程如图 2所示 ]，具体流程如下：服务器端处于工作状态，并监听通信端口，等待客户端发送连接请求；客户端计算机开启 TCP连接；服务器主机响应并建立数据传输通道；连接过程判断网络错误 ，若有错误则 中断连接；数据传输 ，利用 VI模块 TCP read/write完成；传输完毕中断连接。

服务器端图 2 TCP网络通信拈 服务 器与 客户端通信流 程图ACFM 网络实验平台需要完成多客户端同时连接服务器端接收数据，因此 TCP通信拈设计为-点对多点通信模式 ，服务器端通过 TCP侦听函数循环侦听指定端口，-旦有客户端请求连接，通过服务器判定有效后与该客户端建立连接，并将连接放入队列；然后对队列中的每个元素逐个写入数据，最后关闭连接，过滤掉因为正常关闭而导致的错误信息；客户端程序通过打开 TCP连接”函数向服务器端请求连接，建立连接后，进入主循环用 2个读取 TCP数据”函数，首先读取数据长度，然后读取数据的实际数据；最后向服务器发送退出信息，关闭连接，并过滤掉因为正常关闭导致的错误信息口 。 。

张 恺，等：基于光纤通信的光电跟踪实验系统设计 73可见，解调之后的信号的频率、幅度、波形与输入信号保持-致，实现了视频信号光纤通信的保真，且整个系统的跟踪效果良好，系统能够自动使 目标保持在摄像机视场的中心处。

5 结束语以上实验结果表明，利用技术成熟的外设，配合国产性价比较高的实验箱能够搭建光电跟踪实验系统，而且学生通过对该实验系统操作能较好地把光纤通信、光电跟踪的原理和实践联系起来，更直观地了解光纤信息传输及光电跟踪的相关知识及过程。使用普通CCD摄像机、国产数字云台、光纤通信实验箱等高性价比的实验装置进行功能集成，大大降低了整个实验系统的成本[1 。该实验 系统 的 FPGA芯片功能扩展方便，可以实现 VHDL编程，对输入的图像信号进行处理后输出等功能；而且随着光端机的普及，也可用光端机替代实验箱进行图像信号的光纤传输[1 ，此外对于光电跟踪的算法也可以不断完善和更新，从而进-步提高实验的新颖性和扩展性。