畢業(yè)論文——基于虛擬樣機(jī)的袋式除塵器工作性能測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用研究

1、<p><b>　　學(xué) 位 論 文</b></p><p>　　基于虛擬樣機(jī)的袋式除塵器工作性能測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用研究</p><p><b>　　指導(dǎo)教師姓名： </b></p><p>　　申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別： 碩士學(xué)科、專業(yè)名稱： 儀器科學(xué)與技術(shù)</p><p>　　論文提交日期：

2、論文答辯日期:</p><p>　　學(xué)位授予單位： 河北工業(yè)大學(xué)</p><p><b>　　答辯委員會(huì)主席：</b></p><p><b>　　評(píng)閱人：</b></p><p>　　20XX 年 X 月</p><p>　　河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文</p>

3、;<p>　　基于虛擬樣機(jī)的袋式除塵器工作性能測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用研究</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　測(cè)試在產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)中占有重要地位，它是驗(yàn)證產(chǎn)品性能必不可少的環(huán)節(jié)。測(cè)試工作的好壞對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期、研發(fā)費(fèi)用和產(chǎn)品質(zhì)量等問(wèn)題有直接的影響。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大量新理論、新技術(shù)被應(yīng)用到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程中，同時(shí)這也對(duì)測(cè)試技術(shù)提出

4、了新的要求和挑戰(zhàn)。</p><p>　　虛擬測(cè)試技術(shù)采用設(shè)計(jì)前端測(cè)試技術(shù)，針對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真測(cè)試，是目前國(guó)際上最先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)，被廣泛的應(yīng)用于電路測(cè)試、汽車測(cè)試、航空航天測(cè)試等各個(gè)領(lǐng)域。虛擬測(cè)試技術(shù)可以通過(guò)對(duì)虛擬試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析來(lái)完成相關(guān)的測(cè)試過(guò)程。</p><p>　　本文在分析了虛擬測(cè)試技術(shù)以及虛擬測(cè)試?yán)碚摰幕A(chǔ)上，結(jié)合袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)提出了一種基于虛擬樣機(jī)的虛擬測(cè)試的方法，并以

5、袋式除塵器的工作性能測(cè)試為例將整個(gè)過(guò)程加以展示。本文在基于袋式除塵器虛擬實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上通過(guò)對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析研究來(lái)完成其工作性能測(cè)試。這種測(cè)試方法在新產(chǎn)品研發(fā)的測(cè)試中，可預(yù)防解決設(shè)計(jì)存在缺陷及設(shè)計(jì)方案是否合理等問(wèn)題；在實(shí)際應(yīng)用中，可以幫助工作人員找到產(chǎn)品設(shè)備的最佳工作狀態(tài)，提高工作效率。</p><p>　　關(guān)鍵詞：虛擬測(cè)試技術(shù)，虛擬樣機(jī)技術(shù)，袋式除塵器，工作性能測(cè)試</p><p>&

6、lt;b>　　i</b></p><p>　　基于虛擬樣機(jī)的袋式除塵器工作性能測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用研究</p><p>　　BASED ON VIRTUAL PROTOTYPE OF</p><p>　　BAGHOUSE WORK PERFORMANCE TESTING TECHNOLOGY AND APPLICATION RESEARCH</p&

7、gt;<p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Test is playing an important role in the product design and optimizes, and it is a validation step in product design work. Test will directly affect the p

8、roduct design cycle, development costs, product quality and other issues. With the development of science and technology, a large number of new theories, new technologies are applied to product design optimization proces

9、s, this also proposed new demands and challenges to the test.</p><p>　　Virtual test technology contains the front-end test technology. It is currently the most advanced testing technique in the virtual proto

10、type simulation test, which is widely used in various areas, such as circuit testing, automotive testing and aerospace testing. Virtual testing technique is used to analyze the data of the virtual test to complete the te

11、st.</p><p>　　On the basis of virtual testing technique and virtual testing theory, combination of the baghouse virtual test system , a method based on virtual prototype virtual test is proposed in this paper

12、. The baghouse work performance test, as the example, show the entire process. The baghouse virtual experiment must be the first. The baghouse work performance testing and evaluation will be tested in accordance with the

13、 experimental data. This test method in the testing of new product development, can pr</p><p>　　KEY WORDS: virtual test technology, virtual prototype technology, baghouse, work performance test</p>&l

14、t;p><b>　　ii</b></p><p>　　河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要i</b></p><p>　　ABSTRACTii</p><p><b>

15、　　目錄iii</b></p><p><b>　　符號(hào)說(shuō)明v</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　§1-1 課題研究背景及意義1</p><p>　　1-1-1 課題研究背景1</p><p>　　

16、1-1-2 課題研究意義3</p><p>　　§1-2 虛擬測(cè)試技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀3</p><p>　　§1-3 虛擬測(cè)試技術(shù)在袋式除塵器上的發(fā)展?fàn)顩r5</p><p>　　§1-4 本文的主要研究?jī)?nèi)容6</p><p>　　第二章 虛擬測(cè)試技術(shù)研究7</p><p>　　

17、67;2-1 虛擬測(cè)試技術(shù)概念辨析7</p><p>　　§2-2 虛擬測(cè)試技術(shù)的原理及其理論模型8</p><p>　　2-2-1 虛擬測(cè)試技術(shù)的原理8</p><p>　　2-2-2 虛擬測(cè)試技術(shù)的理論模型9</p><p>　　§2-3 虛擬測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程及實(shí)施步驟10</p><p

18、>　　2-3-1 虛擬測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程10</p><p>　　2-3-2 虛擬測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)施步驟11</p><p>　　§2-4 袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)功能模塊及總體體系劃分11</p><p>　　2-4-1 袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)功能模塊劃分11</p><p>　　2-4-2 袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)體系劃分

19、12</p><p>　　§2-5 本章小結(jié)13</p><p>　　第三章 基于虛擬樣機(jī)的袋式除塵器虛擬測(cè)試技術(shù)研究14</p><p>　　§3-1 虛擬測(cè)試技術(shù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)14</p><p>　　§3-2 袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)15</p><p>　　3-2

20、-1 虛擬測(cè)試中的虛擬樣機(jī)技術(shù)15</p><p>　　3-2-2 虛擬測(cè)試中的虛擬儀器技術(shù)17</p><p>　　3-2-3 虛擬測(cè)試中的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)18</p><p>　　§3-3 袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)方案研究19</p><p>　　§3-4 袋式除塵器虛擬測(cè)試平臺(tái)選擇19</p><

21、;p>　　§3-5 本章小結(jié)20</p><p>　　第四章 基于虛擬樣機(jī)的袋式除塵器工作性能虛擬測(cè)試技術(shù)的研究21</p><p><b>　　iii</b></p><p>　　基于虛擬樣機(jī)的袋式除塵器工作性能測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用研究</p><p>　　§4-1 袋式除塵器工作性能虛擬測(cè)試系

22、統(tǒng)設(shè)計(jì)思想21</p><p>　　§4-2 袋式除塵器工作性能分析21</p><p>　　4-2-1 袋式除塵器分風(fēng)性能測(cè)試分析22</p><p>　　4-2-2 袋式除塵器過(guò)濾性能測(cè)試分析24</p><p>　　4-2-3 袋式除塵器清灰性能測(cè)試分析26</p><p>　　§4

23、-3 袋式除塵器工作性能虛擬測(cè)試系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)27</p><p>　　§4-4 袋式除塵器虛擬樣機(jī)的建立28</p><p>　　4-4-1.袋式除塵器整機(jī)虛擬樣機(jī)建立28</p><p>　　4-4-2.袋式除塵器袋室虛擬樣機(jī)建立30</p><p>　　4-4-3.袋式除塵器濾袋模型建立32</p>

24、<p>　　§4-5 袋式除塵器工作性能仿真實(shí)驗(yàn)33</p><p>　　§4-6 袋式除塵器工作性能評(píng)價(jià)36</p><p>　　4-6-1 袋式除塵器工作性能評(píng)價(jià)方案設(shè)計(jì)36</p><p>　　4-6-2 袋式除塵器分風(fēng)性能評(píng)價(jià)方法36</p><p>　　4-6-3 袋式除塵器過(guò)濾性能評(píng)價(jià)方法4

25、0</p><p>　　4-6-4 袋式除塵器清灰性能評(píng)價(jià)方法46</p><p>　　4-6-5 數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建及曲線擬合47</p><p>　　§4-7 本章小結(jié)51</p><p>　　第五章 基于虛擬樣機(jī)的袋式除塵器工作性能虛擬測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例52</p><p>　　§5-1 分

26、風(fēng)性能測(cè)試模塊介紹52</p><p>　　5-1-1 界面設(shè)置52</p><p>　　5-1-2 Gambit 建模和 Fluent 數(shù)值模擬計(jì)算54</p><p>　　5-1-3 分風(fēng)性能測(cè)試54</p><p>　　§5-2 過(guò)濾性能測(cè)試模塊介紹61</p><p>　　§5-3

27、 清灰性能測(cè)試模塊介紹65</p><p>　　§5-4 本章小結(jié)69</p><p>　　第六章 結(jié)論與展望70</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)71</b></p><p><b>　　致謝74</b></p><p>　　攻讀學(xué)位期間所取得的相關(guān)

28、科研成果75</p><p><b>　　iv</b></p><p>　　河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文</p><p><b>　　符號(hào)說(shuō)明</b></p><p>　　VTS——Virtual Test System，虛擬測(cè)試系統(tǒng)。</p><p>　　VR——Virtua

29、l Reality，虛擬現(xiàn)實(shí)。</p><p>　　CFD——Computer Fluid Dynamic ，計(jì)算流體力學(xué)。</p><p>　　CAE——Computer Aided Engineering，計(jì)算機(jī)輔助工程。</p><p>　　APDL——Parametric Design Language，ANSYS 參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言。</p>&

30、lt;p>　　VI——Virtual Instrument，虛擬儀器。</p><p>　　VP——Virtual Prototype，虛擬樣機(jī)。</p><p>　　NI——National Instruments，美國(guó)國(guó)家儀器。</p><p>　　CSD——計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)。</p><p><b>　　v</b&g

31、t;</p><p>　　河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　§1-1 課題研究背景及意義</p><p>　　1-1-1 課題研究背景</p><p>　　測(cè)試環(huán)節(jié)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)都需要經(jīng)歷的環(huán)節(jié)。它是一門技術(shù)基礎(chǔ)工作而且某種意義上

32、講是一門“軟技術(shù)”。測(cè)試技術(shù)對(duì)產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)有著重要的意義，它們生死相依。測(cè)試工作在產(chǎn)品研制中提供了精確可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)，而這些可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)可以保證各種部件的可靠性，也能驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)最佳化的程度及是否達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)。測(cè)試環(huán)節(jié)直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量的真實(shí)性，產(chǎn)品的研制周期、成本和經(jīng)濟(jì)效果。測(cè)試工作在產(chǎn)品生產(chǎn)中起著重要作用，它貫穿產(chǎn)品制造的全過(guò)程。按規(guī)定的測(cè)試方法和測(cè)試手段對(duì)測(cè)試原材料、半成品到成品質(zhì)量進(jìn)行定量分析，用具體的技術(shù)指標(biāo)來(lái)衡量它

33、們質(zhì)量的優(yōu)劣。經(jīng)過(guò)一系列的測(cè)試工作之后，設(shè)計(jì)人員會(huì)得到大量的、精確的數(shù)據(jù)，然后經(jīng)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析就可以驗(yàn)證產(chǎn)品的質(zhì)量是否達(dá)到了技術(shù)指標(biāo)的要求，式設(shè)計(jì)人員對(duì)這個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)有了一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)。因此測(cè)試技術(shù)是一個(gè)非常重要的技術(shù)，與產(chǎn)品質(zhì)量的檢測(cè)有著密切的關(guān)系，也是監(jiān)督與檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。</p><p>　　測(cè)試的作用可歸納如下：</p><p>　?。?）在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，測(cè)試可

34、提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)，來(lái)判斷設(shè)計(jì)方案的合理性、正確性和最佳化；（2）在產(chǎn)品試制階段，樣機(jī)水平也要通過(guò)測(cè)試才能得出結(jié)論，是樣機(jī)試制中的必經(jīng)之途，為產(chǎn)品</p><p>　　的鑒定提供了準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)；</p><p>　?。?）在產(chǎn)品生產(chǎn)中，測(cè)試工作可以判別零部件的質(zhì)量，確定產(chǎn)品的技術(shù)性能與可靠性，從而為優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品鋪平道路，提高經(jīng)濟(jì)效益[01]。</p><p>　　圖

35、1.1 為產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式的發(fā)展框圖。</p><p>　　由圖 1.1 中前兩個(gè)階段可以看出：在傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中，產(chǎn)品的性能測(cè)試往往是在物理樣機(jī)上進(jìn)行的，這個(gè)物理樣機(jī)是在研發(fā)人員完成設(shè)計(jì)后制造出的一個(gè)能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能或真實(shí)再現(xiàn)產(chǎn)品外觀的樣機(jī)。設(shè)計(jì)人員會(huì)對(duì)這個(gè)物理樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以檢驗(yàn)各部件和整機(jī)的設(shè)計(jì)性能和外觀效果等，但是這些實(shí)驗(yàn)有時(shí)是具有破壞性的。當(dāng)這個(gè)物理樣機(jī)通過(guò)實(shí)驗(yàn)后被發(fā)現(xiàn)有設(shè)計(jì)缺陷的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員就須要在設(shè)計(jì)

36、階段修改物理樣機(jī)并再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這種產(chǎn)品性能測(cè)試手段往往會(huì)在物理樣機(jī)的制造環(huán)節(jié)消耗掉大量的費(fèi)用，而且會(huì)使產(chǎn)品研發(fā)周期延長(zhǎng)。</p><p>　　1.1 后兩個(gè)階段是基于虛擬樣機(jī)的產(chǎn)品性能測(cè)試。產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員可以在制造物理樣機(jī)之前先構(gòu)建虛擬樣機(jī)并在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品性能測(cè)試（外觀、功能、性能、成本、制造工藝性、可靠性、制造周期等性能指標(biāo)），直到符合產(chǎn)品性能測(cè)試的指標(biāo)后，再將其投入生產(chǎn)。</p>

37、<p>　　因?yàn)榛谔摂M樣機(jī)的虛擬測(cè)試可以很好的解決物理樣機(jī)測(cè)試的問(wèn)題，所以把虛擬測(cè)試技術(shù)應(yīng)用到像袋式除塵器這樣的龐然大物的產(chǎn)品中去是很有必要性并且很有研究?jī)r(jià)值。</p><p><b>　　1</b></p><p>　　基于虛擬樣機(jī)的袋式除塵器工作性能測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用研究</p><p>　　需求分析 需求分析

38、 需求分析 需求分析</p><p>　　圖 1.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式的發(fā)展</p><p>　　Fig. 1.1 The evolution of the product design process model</p><p>　　目前我國(guó)的消耗能源仍然是以煤炭為主，它的消耗量占總能源消耗的四分之三左右；2005 年到 2008</

39、p><p>　　年我國(guó)煤炭消耗量呈逐年增加的趨勢(shì)，2005 年消耗煤炭量 22.4 億噸，2006 年為 24.6 億噸，2007 年是</p><p>　　26.5 億噸，2008 年上升到 28.5 億噸。隨之帶來(lái)工業(yè)廢氣排放總量的不斷增加，為控制污染物排放總量，國(guó)家和地方制定的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)也將逐步提高[02]。</p><p>　　中國(guó)經(jīng)濟(jì)在飛速發(fā)展的同時(shí)，

40、國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視程度也逐漸提升，環(huán)境保護(hù)法也越來(lái)越嚴(yán)格，所以國(guó)家對(duì)除塵技術(shù)的要求也越來(lái)越高。目前，我國(guó)的除塵技術(shù)主要包括靜電除塵和袋式除塵，但是靜電除塵在某些因素的影響下很難達(dá)到國(guó)家關(guān)于最新污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，而袋式除塵器的除塵效果相對(duì)靜電除塵來(lái)說(shuō)要好很多，比如在控制煙塵排放總量、控制粉塵細(xì)微顆粒的排放方面有很大提高，所以袋式除塵將是未來(lái)除塵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)總趨勢(shì)。在電力、熱力的生產(chǎn)供應(yīng)業(yè)袋式除塵器對(duì)煙氣排放的控制已經(jīng)取得了很好的效

41、果。目前，在國(guó)際、國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的一種高效清灰袋式除塵器是脈沖袋式除塵器，已廣泛應(yīng)用于水泥、鋼鐵與有色冶金、電力、垃圾焚燒等行業(yè)。袋式除塵器的處理氣體處理能力強(qiáng)、凈化效果好、工作的可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及維修簡(jiǎn)單等都是它的優(yōu)點(diǎn)。袋式除塵器采用了先進(jìn)的清灰技術(shù)，對(duì)于捕集細(xì)小而干燥的非纖維性粉塵特別適用。近年來(lái)國(guó)家實(shí)施節(jié)能減排，要求生產(chǎn)設(shè)備盡量具有高效率、大容量、大型化等特點(diǎn)，所以袋式除塵器也被要求具有以上特點(diǎn)來(lái)適應(yīng)大型鍋爐機(jī)組以及水泥爐窯等

42、設(shè)備的煙氣凈化需求。由于袋式除塵設(shè)備的大型化，所以單臺(tái)除塵器處理的煙氣量越來(lái)越大，必然對(duì)其工作</p><p>　　但是對(duì)于像袋式除塵器這樣的大型產(chǎn)品每一臺(tái)都進(jìn)行工作性能測(cè)試既費(fèi)財(cái)又費(fèi)力，本課題把虛擬測(cè)試技術(shù)引入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，研究在工業(yè)裝備設(shè)計(jì)階段中對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行控制、優(yōu)化、評(píng)估，具有實(shí)踐意義和理論研究?jī)r(jià)值。</p><p><b>　　2</b></p>

43、<p>　　河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文</p><p>　　1-1-2 課題研究意義</p><p>　　圖 1.2.1 袋式除塵器近觀圖圖 1.2.2 袋式除塵器遠(yuǎn)觀圖</p><p>　　圖 1.2 袋式除塵器外觀圖</p><p>　　Fig. 1.2 The appearance of pulse baghouse fig

44、ure</p><p>　　袋式除塵器有以下特點(diǎn)：（1）體積龐大；（2）生產(chǎn)成本較高；（3）由于其外面的支撐部分全部由鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)成，重量可達(dá)十幾甚至幾十萬(wàn)噸。基于它以上這些特點(diǎn)，在袋式除塵器設(shè)計(jì)的初級(jí)階段就應(yīng)該保證其有較高工作性能。但是，設(shè)計(jì)人員不可能每設(shè)計(jì)出一個(gè)除塵器機(jī)型，就對(duì)應(yīng)生產(chǎn)一臺(tái)除塵器樣機(jī)進(jìn)行各種與性能測(cè)試有關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)。采用這樣的方法不僅損失大量的人力、物力、財(cái)力，還費(fèi)時(shí)費(fèi)力、程度復(fù)雜。本課題針對(duì)這一問(wèn)

45、題提出把虛擬測(cè)試技術(shù)引入到袋式除塵器的產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，研究基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的袋式除塵器工作性能測(cè)試技術(shù)，通過(guò)對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行測(cè)試來(lái)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，保證了各種部件的可靠性，驗(yàn)證了產(chǎn)品設(shè)計(jì)是否達(dá)到最佳化，是否達(dá)到了工作指標(biāo)的要求并通過(guò)分析測(cè)試過(guò)程探索修改的方法。這對(duì)于啟迪設(shè)計(jì)創(chuàng)新，改進(jìn)設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短開發(fā)周期，降低產(chǎn)品成本，具有重要意義。</p><p>　　§1-2 虛擬測(cè)試技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀</p&g

46、t;<p>　　虛擬測(cè)試就是在可視化、虛擬化、集成化的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，根據(jù)測(cè)試要求和流程，建立數(shù)字化模型，部分或全部代替實(shí)物模型，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能和性能測(cè)試的全部或部分功能[03]。</p><p>　　虛擬測(cè)試技術(shù)是應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)、仿真建模技術(shù)、傳感器技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等進(jìn)行產(chǎn)品功能和性能測(cè)試的綜合應(yīng)用技術(shù)，是仿真測(cè)試技術(shù)的延伸和發(fā)展，虛擬測(cè)試特別強(qiáng)調(diào)人機(jī)交互和通真效果[03]。虛擬試飛

47、、虛擬打靶、虛擬航行、虛擬操作、虛擬維修等都會(huì)用到虛擬測(cè)試技術(shù)，而且這些情況都有實(shí)驗(yàn)人員參與，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要特征（交互性、沉浸感、想象力等）在這些實(shí)驗(yàn)中充分體現(xiàn)出來(lái)。在又安全又經(jīng)濟(jì)的情況下，操作人員能切身感受真實(shí)的試驗(yàn)環(huán)境，很好的完成了產(chǎn)品操作，而且對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行了綜合測(cè)試。</p><p>　　應(yīng)用虛擬測(cè)試技術(shù)可以使實(shí)驗(yàn)人員節(jié)省大量的人力、物力，和實(shí)物測(cè)試相比，它更具有實(shí)物測(cè)試所不具備的集成化、精確化、智能

48、化。</p><p>　　虛擬測(cè)試系統(tǒng) VTS (Virtual Test System)最先由美國(guó)空軍萊特實(shí)驗(yàn)室制造技術(shù)處資助，提出了 ATE （Automatic Test Equipment）和 UUT(Unit Under Test)開發(fā)、仿真的方法，并開發(fā)了相應(yīng)的軟件工具[04]。美國(guó)海軍為了開發(fā)下一代標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)彈自動(dòng)測(cè)試設(shè)備，開發(fā)了基于 AI-64 結(jié)構(gòu)雙 CPU 的仿真系統(tǒng)；其中， ATE 仿真系統(tǒng)運(yùn)行

49、于 Windows NT， UUT 仿真系統(tǒng)運(yùn)行于 HP UNIX[05]。德國(guó)埃爾蘭根-紐倫堡大學(xué)計(jì)</p><p>　　算機(jī)輔助電路設(shè)計(jì)學(xué)院開發(fā)了基于 SPACE (SZ‘s programming and ATE controlling environment)的虛擬測(cè)</p><p><b>　　3</b></p><p>　　基于虛擬

50、樣機(jī)的袋式除塵器工作性能測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用研究</p><p>　　試系統(tǒng)， ATE 和 UUT 模型運(yùn)行在多個(gè)并行 UNIX 處理器上[06]。</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)虛擬測(cè)試技術(shù)在國(guó)內(nèi)外航天領(lǐng)域的應(yīng)用逐步居多，航天器試驗(yàn)與測(cè)試曾經(jīng)以硬件為主，但是隨著虛擬測(cè)試技術(shù)的發(fā)展它也在向主要依靠軟件技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的趨勢(shì)轉(zhuǎn)變，從而引發(fā)了航天器研制方法及流程的改進(jìn)。目前，在建模

51、、仿真及可視化等虛擬技術(shù)的支持下，能夠?qū)崿F(xiàn)各種層面上的虛擬航天器，例如可以建立航天器的幾何虛擬樣機(jī)，進(jìn)行數(shù)字化模裝分析，完全替代了以前的實(shí)物模裝；同時(shí)還可以通過(guò)建立光、機(jī)、熱的專業(yè)模型來(lái)構(gòu)建航天器的結(jié)構(gòu)虛擬樣機(jī)、熱控虛擬樣機(jī)等，以對(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行仿真分析，預(yù)示產(chǎn)品性能，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果，部分取代了相應(yīng)的實(shí)物試驗(yàn)[07]。虛擬航天器的出現(xiàn)，能夠?qū)⒀兄屏鞒痰尿?yàn)證基線提前，使設(shè)計(jì)與驗(yàn)證并行，在設(shè)計(jì)完成后就可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行早期集成以及虛擬試驗(yàn)、測(cè)試

52、[08]。</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料上關(guān)于虛擬測(cè)試技術(shù)的闡述主要有三種：一種是指基于虛擬儀器的虛擬測(cè)試技術(shù)，另一種是指基于虛擬現(xiàn)實(shí) VR（Virtual Reality）的虛擬測(cè)試技術(shù)，第三種是基于軟件仿真的虛擬測(cè)試技術(shù)。前兩種方法在國(guó)內(nèi)的研究比較多，而國(guó)外的文獻(xiàn)上所指的虛擬測(cè)試一般都是指第三種方法即對(duì)</p><p>　　電子元器件尤其是集成電路（IC）芯片的早期開發(fā)階段就

53、進(jìn)行測(cè)試。設(shè)計(jì)者通過(guò)借助于虛擬測(cè)試技術(shù)在第一塊 IC 芯片被生產(chǎn)出來(lái)之前會(huì)根據(jù)產(chǎn)品的規(guī)格和要求對(duì)其進(jìn)行虛擬測(cè)試從而減少了產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低開發(fā)成本以及可以盡早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。虛擬測(cè)試可以對(duì)整個(gè)測(cè)試環(huán)境進(jìn)行仿真，包括物理測(cè)試儀器、測(cè)試程序、被測(cè)器件(DUT)和器件接口板(DIB)[09]。</p><p>　　圖 1.3 基于虛擬儀器的新型汽車電子測(cè)試平臺(tái)[10]</p><p>

54、;　　Fig. 1.3 New automotive electronics test platform based on virtual instrument</p><p>　　邢詠紅[10]介紹了一種基于虛擬儀器的測(cè)試平臺(tái)，可以極大地方便汽車電子產(chǎn)品的測(cè)試,如圖 1.3 所示。ChristophWagner, Sergio Armenta[11],等人開發(fā)了一種基于虛擬儀器的虛擬測(cè)試系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)用 Lab

55、VIEW 軟件編程，可以應(yīng)用于任何分析任務(wù)而不用改變程序編碼。Andrea F. Abate, Mariano Guida[12]</p><p>　　等人開發(fā)了一種針對(duì)航空航天工業(yè)的虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的開發(fā)利用了基于虛擬現(xiàn)實(shí)的測(cè)試技術(shù)，使學(xué)員能有身臨其境的感覺，如圖 1.4 所示。Jangyeol Yoon, Wanki Cho[13] 等人通過(guò)運(yùn)用虛擬測(cè)試技術(shù)設(shè)計(jì)和演示了一種改善車輛穩(wěn)定性并且防止車輛側(cè)翻的

56、系統(tǒng)。Manoj Karkee, Brian L. Steward[14] 等人開發(fā)了一種基于虛擬樣機(jī)越野車的仿真和結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)體系提供了一個(gè)環(huán)境來(lái)測(cè)試車輛系統(tǒng)在實(shí)時(shí)的虛擬樣機(jī)和機(jī)會(huì)測(cè)試新開發(fā)的控制器軟件和硬件的功能。Shireen Vali, Rani Pallavi[15] 等人利用虛擬測(cè)試技術(shù)定量分析了提高 Hsp90 ATPase 活性的影響，其中包括一個(gè)熱休克蛋白 90 與擴(kuò)散途徑涉及的客戶交</p>&l

57、t;p><b>　　4</b></p><p>　　河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文</p><p>　　互的動(dòng)態(tài)模型 Hsp90 的 ATP 酶活性的影響。這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了癌細(xì)胞中增加 Hsp90 的 ATP 酶作為增加增殖和生存的關(guān)鍵調(diào)制器的重要性。Anuja Sehgal, Vikram Iyengar[16]等人針對(duì)利用高頻率自動(dòng)測(cè)試設(shè)備的渠道驅(qū)動(dòng)較慢的掃描連從而

58、導(dǎo)致資源未充分利用，并導(dǎo)致片上系統(tǒng)測(cè)試時(shí)間過(guò)長(zhǎng)這一問(wèn)題，提出了虛擬測(cè)試訪問(wèn)構(gòu)架，從而解決了這一問(wèn)題。</p><p>　　圖 1.4 基于虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)[12]</p><p>　　Fig. 1.4 Virtual training system based on virtual reality</p><p>　　袋式除塵器領(lǐng)域的虛擬測(cè)試技術(shù)，還處在一個(gè)初

59、級(jí)階段，不論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，很少有可以運(yùn)用于工程實(shí)踐的成熟產(chǎn)品。</p><p>　　§1-3 虛擬測(cè)試技術(shù)在袋式除塵器上的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　目前虛擬測(cè)試技術(shù)在袋式除塵器上的應(yīng)用還處于初級(jí)階段，并沒有形成一個(gè)系統(tǒng)的理論。而國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中對(duì)袋式除塵器的性能分析主要是對(duì)流場(chǎng)性能和結(jié)構(gòu)性能的分析。對(duì)流場(chǎng)的分析主要是利用</p><p>　　CFD(Co

60、mputer Fluid Dynamic)軟件對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬；對(duì)結(jié)構(gòu)性能的分析主要是利用 CAE(Computer Aided Engineering)軟件分析其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。</p><p>　　M.A. Nazarbolandl[17]利用 CFD 軟件模擬了不同形狀的顆粒在機(jī)織布中的沉積規(guī)律；Niels F.nielsen[18] 提出電除塵器氣流分布的數(shù)值模型，并模擬了安裝在電除塵器進(jìn)出口的氣流分布板對(duì)

61、流場(chǎng)的影響； Arthur G.Hein[19]對(duì)除塵器斜向氣流技術(shù)進(jìn)行了模擬研究。</p><p>　　趙友軍[20]通過(guò)對(duì) 16 條φl(shuí)00x1000mm 小型袋式除塵器模型冷態(tài)試驗(yàn)，并將流場(chǎng)測(cè)試結(jié)果與模擬結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了采用 CFD 模擬袋式除塵器的可行性；鄧曉飛、沈恒根[21]對(duì)電袋除塵器局部進(jìn)行數(shù)值模擬得出，濾袋袋形和袋間距對(duì)除塵器空間流場(chǎng)分布有影響，并通過(guò)改變袋間距分析最佳袋間距的設(shè)計(jì)等問(wèn)題。<

62、/p><p>　　Kavouras A，Kralnme G[22]建立粉塵齡、粉塵厚度以及脈沖氣流在粉塵中的速度構(gòu)成的粉塵分布模型并由此提出對(duì)于清灰過(guò)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)理論；Woo S K， lee KS[23]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了濾袋透氣強(qiáng)度在清灰</p><p>　　過(guò)程中的作用，定性的比較了透氣強(qiáng)度對(duì)清灰效率的影響，認(rèn)為透氣強(qiáng)度與過(guò)濾效率成反比。</p><p>　　胡春艷[

63、24]等闡述了建立電除塵器參數(shù)化模型的意義,介紹了 ANSYS 參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言 APDL(ANSYS Parametric Design Language)、ANSYS 命令流及電除塵器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并討論了電除塵器參數(shù)化建模的方法及參數(shù)化建模中的布爾運(yùn)算，最后以電除塵器一側(cè)梁實(shí)例體現(xiàn)了參數(shù)化設(shè)計(jì)的優(yōu)越性。</p><p>　　王鶴翔[25]等運(yùn)用 ANSYS 軟件對(duì)一種現(xiàn)有的袋式除塵器閥片進(jìn)行力學(xué)分析,并對(duì)其結(jié)構(gòu)

64、進(jìn)行優(yōu)化以減少其局部應(yīng)力并增加其使用時(shí)間。</p><p>　　譚志洪,張祖輝,王作杰,劉麗冰[26]根據(jù)袋式除塵器的鋼結(jié)構(gòu)主要部件—底梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對(duì)其強(qiáng)度</p><p><b>　　5</b></p><p>　　基于虛擬樣機(jī)的袋式除塵器工作性能測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用研究</p><p>　　校核、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等問(wèn)題，采用有

65、限元分析軟件 ANSYS 的參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言 APDL(ANSYS Parametric Design Language) 建立整體模型，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，結(jié)果表明：底梁上其他的承載結(jié)構(gòu)，對(duì)底梁有明</p><p>　　顯的加強(qiáng)作用，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體的建模分析，更符合工程實(shí)際，同時(shí)也可以獲得更準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)計(jì)算方案；以此為依據(jù)，進(jìn)行了以重量為目標(biāo)函數(shù)的評(píng)估和優(yōu)化，在保證結(jié)構(gòu)具有足夠強(qiáng)度和剛度的前提下，實(shí)現(xiàn)了底梁鋼耗的較大

66、幅度降低。</p><p>　　§1-4 本文的主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　虛擬測(cè)試技術(shù)采用設(shè)計(jì)前端測(cè)試技術(shù)，針對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真測(cè)試，是目前國(guó)際上最先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)，被廣泛的應(yīng)用于電路測(cè)試、汽車測(cè)試、航空航天測(cè)試等各個(gè)領(lǐng)域。虛擬測(cè)試技術(shù)可以通過(guò)對(duì)虛擬試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析，完成相關(guān)的測(cè)試過(guò)程。</p><p>　　本文正是通過(guò)虛擬測(cè)試技術(shù)完成對(duì)袋室除塵器工作

67、性能的測(cè)試，以袋式除塵器 CFD 工作性能測(cè)試</p><p>　　為實(shí)例，來(lái)驗(yàn)證對(duì)袋式除塵器進(jìn)行虛擬測(cè)試的可行性。在基于 CFD 的袋式除塵器虛擬樣機(jī)的基礎(chǔ)之上，</p><p>　　首先進(jìn)行單個(gè)參數(shù)變化的虛擬試驗(yàn)，然后完成相關(guān)的袋式除塵器工作性能測(cè)試，給設(shè)計(jì)者或者使用者一</p><p>　　個(gè)科學(xué)、合理的測(cè)試結(jié)果。</p><p>&l

68、t;b>　　章節(jié)內(nèi)容安排如下：</b></p><p>　　第一章簡(jiǎn)要介紹了課題研究的背景、目的和意義以及所虛擬測(cè)試技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。</p><p>　　第二章闡述了虛擬測(cè)試的概念、虛擬測(cè)試技術(shù)的原理及理論模型和虛擬測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程及實(shí)施步</p><p>　　驟，最后簡(jiǎn)單介紹了袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。</p><

69、p>　　第三章首先介紹了虛擬測(cè)試技術(shù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)和袋式除塵器虛擬測(cè)試實(shí)現(xiàn)技術(shù)，其次介紹了袋式除塵器</p><p>　　虛擬測(cè)試技術(shù)方案，最后介紹了袋式除塵器虛擬測(cè)試平臺(tái)選擇。</p><p>　　第四章首先介紹了袋式除塵器工作性能虛擬測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想；其次對(duì)袋式除塵器工作性能測(cè)試進(jìn)</p><p>　　行詳細(xì)分析；之后簡(jiǎn)單的介紹了袋式除塵器工作性能虛擬測(cè)

70、試的框架結(jié)構(gòu)為下一步虛擬測(cè)試</p><p>　　系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)做鋪墊；在本章第四小節(jié)當(dāng)中對(duì)袋式除塵器虛擬樣機(jī)的建立及其參數(shù)化建模進(jìn)行</p><p>　　了簡(jiǎn)單的介紹；袋式除塵器工作性能仿真測(cè)試在第五小節(jié)當(dāng)中作了簡(jiǎn)要的說(shuō)明；在本章第六</p><p>　　小節(jié)當(dāng)中詳細(xì)介紹了袋式除塵器工作性能評(píng)價(jià)方法；在本小節(jié)的最后針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立及曲</p><p

71、>　　線擬合方法又作了詳細(xì)介紹。</p><p>　　第五章面向典型袋式除塵器，構(gòu)建了虛擬樣機(jī)測(cè)試系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)袋式除塵器工作性能虛擬測(cè)試，以及對(duì)</p><p>　　該系統(tǒng)的分風(fēng)性能測(cè)試模塊、過(guò)濾性能測(cè)試模塊以及清灰性能測(cè)試模塊分別用實(shí)例來(lái)說(shuō)明其</p><p><b>　　使用方法。</b></p><p>　　

72、第六章總結(jié)與展望，對(duì)全文工作進(jìn)行了總結(jié)并且指出了主要的工作內(nèi)容，最后對(duì)進(jìn)一步的工作進(jìn)行了</p><p><b>　　展望。</b></p><p><b>　　6</b></p><p>　　河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文</p><p>　　第二章 虛擬測(cè)試技術(shù)研究</p><p

73、>　　§2-1 虛擬測(cè)試技術(shù)概念辨析</p><p>　　虛擬測(cè)試（Virtual Test/Virtual Testing/VTest）就是在可視化虛擬化集成化的計(jì)算機(jī)和(或)環(huán)境下根據(jù)測(cè)試要求和流程，建立數(shù)字化模型，部分或全部代替實(shí)物模型，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能和性能測(cè)試的全部或部分功能[03]。圖 2.1 為虛擬測(cè)試技術(shù)的測(cè)試方法。</p><p>　　圖 2.1 虛擬

74、測(cè)試技術(shù)的測(cè)試方法</p><p>　　Fig. 2.1 Test methods for virtual testing technology</p><p>　　虛擬測(cè)試技術(shù)是應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)、仿真建模技術(shù)、傳感器技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等進(jìn)行產(chǎn)品功能和性能測(cè)試的綜合應(yīng)用技術(shù)，是仿真測(cè)試技術(shù)的延伸和發(fā)展[03]。其支撐技術(shù)包括三維人機(jī)交互技術(shù)、虛擬環(huán)境生成技術(shù)、測(cè)試信息建模技術(shù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)技

75、術(shù)、虛擬測(cè)試中的信息融合與決策分析技術(shù)、虛擬測(cè)試過(guò)程的預(yù)測(cè)、仿真和控制技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)、虛擬測(cè)試系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)技術(shù)等[27]。</p><p>　　郭天太，周曉軍，朱根興于 2003 年在文獻(xiàn)[28]中對(duì)“虛擬測(cè)試”這一概念作了比較系統(tǒng)的說(shuō)明：近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外有許多關(guān)于虛擬測(cè)試（Virtual Test/Virtual Testing）的報(bào)道，但是這些文獻(xiàn)所指的虛擬測(cè)試技術(shù)的含義卻很不相同。其中絕大部分文獻(xiàn)資料上所

76、說(shuō)的“虛擬測(cè)試技術(shù)”是指利用虛擬儀器技術(shù)來(lái)進(jìn)行測(cè)試工作，一部分文獻(xiàn)資料上所說(shuō)的“虛擬測(cè)試技術(shù)”是指借助于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)進(jìn)行工程測(cè)試，而國(guó)外文獻(xiàn)上所說(shuō)的“虛擬測(cè)試”一般都指的是通過(guò)軟件仿真的方法來(lái)對(duì)電子元器件尤其是集成電路(CI)芯片在早期開發(fā)階段就進(jìn)行測(cè)試[29]。該文獻(xiàn)將其按性質(zhì)分為三類: 基于虛擬儀器的虛擬測(cè)試技術(shù)、基于虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬測(cè)試技術(shù)、基于軟件仿真的虛擬測(cè)試技術(shù)[29]。</p><p>　　1.基于

77、虛擬儀器的虛擬測(cè)試技術(shù)</p><p>　　虛擬測(cè)試技術(shù)在國(guó)內(nèi)大部分的文獻(xiàn)資料上被稱為虛擬測(cè)試技術(shù)，即利用虛擬測(cè)試技術(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)</p><p>　　試工作，而在國(guó)外虛擬測(cè)試技術(shù)被稱為虛擬儀器（Virtual Instrument，簡(jiǎn)稱 VI）。</p><p>　　虛擬儀器主要包括應(yīng)用軟件資源和儀器硬件資源以及通用的電腦資源等。</p><p

78、>　　應(yīng)用軟件：它對(duì)電腦資源和儀器硬件資源起到連接的作用，即它就像一個(gè)橋梁。應(yīng)用軟件采用人性化的界面來(lái)對(duì)電腦進(jìn)行操作，完成對(duì)測(cè)試信息的分析、處理等功能。</p><p>　　儀器硬件：它主要包括傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器等，主要用來(lái)解決信號(hào)的采集調(diào)理、轉(zhuǎn)換以及輸入和輸出的問(wèn)題。</p><p>　　通用的電腦資源：主要用于對(duì)硬件的控制和實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析、處理等功能。2.基于虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬測(cè)試

79、技術(shù)</p><p><b>　　7</b></p><p>　　基于虛擬樣機(jī)的袋式除塵器工作性能測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用研究</p><p>　　基于虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬測(cè)試技術(shù)在部分國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)上是指借助于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality/VR）實(shí)現(xiàn)工程測(cè)試的虛擬測(cè)試技術(shù)。</p><p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在

80、這個(gè)系統(tǒng)里它可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界。虛擬世界（虛擬環(huán)境）是指使實(shí)驗(yàn)者體驗(yàn)到真實(shí)感的三維圖形。虛擬世界既可以是現(xiàn)實(shí)生活中的世界的再現(xiàn)又可以是設(shè)計(jì)人員構(gòu)想的虛擬世界。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新的交互媒體，可以使操作者產(chǎn)生身臨其境的感覺。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有多種輸出形式，像圖形、聲音、文字等，可以讓操作者借助一些特定的設(shè)備可以通過(guò)視覺、聽覺</p><p>　　和觸覺等與之自然交互。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)還具有以下能力：（1）處理多種輸

81、入設(shè)備的能力；（2）碰撞檢測(cè)；</p><p>　　（3）實(shí)時(shí)交互；（4）視點(diǎn)控制；（5）復(fù)雜行為建模。</p><p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)有兩種分類方法：（1）虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)根據(jù)基于 VR 的虛擬測(cè)試系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可將其分為兩類:基于單機(jī)的虛擬測(cè)試系統(tǒng)和基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬測(cè)試系統(tǒng)，其中基于單機(jī)的虛擬測(cè)試系統(tǒng)也是基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)；（2）虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)還可以根據(jù)其是否包含物理測(cè)試設(shè)備

82、，可以分為兩種類型:半實(shí)物虛擬測(cè)試系統(tǒng)與完全的虛擬測(cè)試系統(tǒng)[29]。</p><p>　　3.基于軟件仿真的虛擬測(cè)試技術(shù)</p><p>　　國(guó)外文獻(xiàn)上所說(shuō)的虛擬測(cè)試一般都指的是通過(guò)軟件仿真的方法來(lái)對(duì)電子元器件尤其是集成電路 芯片在早期開發(fā)階段就進(jìn)行測(cè)試[30-32]。設(shè)計(jì)者可以在 IC 芯片的設(shè)計(jì)階段根據(jù)產(chǎn)品的規(guī)格要求進(jìn)行虛擬測(cè)</p><p>　　試，這樣既可以

83、發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤, 又可以減少產(chǎn)品的開發(fā)周期, 降低開發(fā)成本。美國(guó)海軍武器評(píng)估局義“標(biāo)準(zhǔn)”導(dǎo)彈開發(fā)了的軟件仿真系統(tǒng) CATSE，它使得海軍在導(dǎo)彈硬件和 ATE 硬件不存在時(shí)就可以獨(dú)立的開發(fā)測(cè)試程序，發(fā)現(xiàn)并找到導(dǎo)彈和 ATE 硬件的可測(cè)性問(wèn)題，開發(fā)、驗(yàn)證內(nèi)建式測(cè)試。它</p><p>　　的軟件系統(tǒng)主要包括:（1）測(cè)試執(zhí)行器；（2）測(cè)試程序；（3）儀器仿真驅(qū)動(dòng)器；（4）接口仿真器；（5）連線仿真器；（6）信

84、號(hào)電路仿真器；（7）被測(cè)單元(UUT)仿真器；（8）命令翻譯器和實(shí)用工具軟件。</p><p>　　§2-2 虛擬測(cè)試技術(shù)的原理及其理論模型</p><p>　　2-2-1 虛擬測(cè)試技術(shù)的原理</p><p>　　設(shè)計(jì)者在虛擬化和集成化的環(huán)境下通過(guò)應(yīng)用虛擬測(cè)試技術(shù)根據(jù)產(chǎn)品測(cè)試要求在計(jì)算機(jī)上建立數(shù)字化模型，然后再針對(duì)該數(shù)字化模型進(jìn)行仿真測(cè)試，所以虛擬測(cè)試技術(shù)

85、有以下幾個(gè)特征：（1）虛擬化；（2）數(shù)字化；（3）高度集成；（4）分布合作。</p><p>　　在第二章第一節(jié)中介紹過(guò)虛擬測(cè)試技術(shù)是綜合虛擬樣機(jī)技術(shù)、仿真建模技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，一起來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能和性能測(cè)試的綜合性應(yīng)用技術(shù)。由于在虛擬測(cè)試過(guò)程中對(duì)人機(jī)交互和逼真效果特別強(qiáng)調(diào)所以操作人員可以在安全和經(jīng)濟(jì)的情況下完成對(duì)產(chǎn)品性能的綜合測(cè)試。虛擬測(cè)試技術(shù)是在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行測(cè)試的軟件技術(shù)，它在不消耗物力資源的基礎(chǔ)上對(duì)真實(shí)的動(dòng)

86、態(tài)過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)的模擬。虛擬測(cè)試技術(shù)具有良好的建模和仿真功能，它是集產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品的工藝、調(diào)度計(jì)劃及產(chǎn)品的物資采購(gòu)供應(yīng)和管理于一身的綜合的制造環(huán)境。設(shè)計(jì)者能在生產(chǎn)第一件產(chǎn)品之前借助虛擬測(cè)試技術(shù)預(yù)測(cè)產(chǎn)品的功能以及制造系統(tǒng)的狀態(tài)，進(jìn)而可以預(yù)知產(chǎn)品錯(cuò)誤和及時(shí)的尋找解決方案。</p><p>　　虛擬測(cè)試的概念衍生出了“軟件就是通用測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)”的概念，即通過(guò)軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)虛擬測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)與硬件平臺(tái)無(wú)關(guān)

87、性，體現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方便性、靈活性、安全性和先進(jìn)性[33]。虛擬測(cè)試系統(tǒng)可以在軟件設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的重組，它可以根據(jù)測(cè)試對(duì)象（流程）的不同來(lái)動(dòng)態(tài)的進(jìn)行重組，進(jìn)</p><p><b>　　8</b></p><p>　　河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文</p><p>　　而降低了系統(tǒng)重組的成本。</p><p>　　虛擬測(cè)試系統(tǒng)以

88、軟件技術(shù)和信息技術(shù)為基礎(chǔ)具有以下特點(diǎn)：</p><p>　?。?）它可以根據(jù)不同的測(cè)試任務(wù)選擇不同的測(cè)試流程和測(cè)試環(huán)境，而且還能重復(fù)整個(gè)測(cè)試過(guò)程而不消耗多余的物力和財(cái)力。</p><p>　?。?）它可以在測(cè)試過(guò)程中暫停或者快進(jìn)便于測(cè)試人員觀察。</p><p>　?。?）對(duì)于在測(cè)試過(guò)程中產(chǎn)生的測(cè)試信息容易收集，這樣既豐富了測(cè)試信息，又省去了在物理測(cè)試時(shí)所必需的信息

89、收集裝置。</p><p>　　2.2 為虛擬測(cè)試系統(tǒng)的工作原理，由圖中可以看出用戶和虛擬測(cè)試系統(tǒng)相互交互信息并控制接受測(cè)試系統(tǒng)信息、測(cè)試對(duì)象信息和測(cè)試環(huán)境信息，在結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)中所保存的先驗(yàn)知識(shí)情況下，按照一定的算法實(shí)現(xiàn)測(cè)試/仿真過(guò)程可視化、測(cè)試/仿真結(jié)果可視化、測(cè)試/仿真結(jié)果分析、測(cè)試/仿真數(shù)據(jù)管理、測(cè)試/仿真方案規(guī)劃、測(cè)試/仿真方案優(yōu)化和虛擬測(cè)試培訓(xùn)。</p><p><b>

90、　　用戶</b></p><p>　　圖 2.2 虛擬測(cè)試系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　Fig. 2.2 The working principle of virtual test system</p><p>　　2-2-2 虛擬測(cè)試技術(shù)的理論模型</p><p>　　虛擬測(cè)試技術(shù)的理論模型由感知層、功能層、信息層、物理層

91、四個(gè)部分組成。圖 2.3 為虛擬測(cè)試系統(tǒng)的理論模型。</p><p>　　感知層體現(xiàn)了虛擬測(cè)試技術(shù)的基本特征，是用戶與虛擬測(cè)試系統(tǒng)的直接接口。它突出體現(xiàn)了與傳統(tǒng)測(cè)試手段的區(qū)別，強(qiáng)調(diào)了虛擬測(cè)試技術(shù)的人機(jī)交互的虛擬性和真實(shí)感。用戶通過(guò)感知層可以進(jìn)行測(cè)試條件設(shè)置，可以控制測(cè)試過(guò)程和觀察測(cè)試過(guò)程中的一些信息以及獲得更準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。功能層體現(xiàn)了虛擬測(cè)試的目的和意義。它介于感知層和信息層之間，并且它主要由各個(gè)測(cè)試子系統(tǒng)組成

92、強(qiáng)調(diào)了計(jì)算機(jī)三維虛擬、仿真技術(shù)在整個(gè)虛擬系統(tǒng)中的重要作用。信息層是虛擬測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行的測(cè)試基礎(chǔ)，并且它提供了各種核心信息，像測(cè)試系統(tǒng)信息、測(cè)試對(duì)象信息等。物理層作為虛擬測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行的物理基礎(chǔ)，由虛擬測(cè)試系統(tǒng)所需要的硬件設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和軟件平臺(tái)等組成。</p><p><b>　　9</b></p><p>　　基于虛擬樣機(jī)的袋式除塵器工作性能測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用研究</

93、p><p>　　§2-3 虛擬測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程及實(shí)施步驟</p><p>　　2-3-1 虛擬測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程</p><p><b>　　開始</b></p><p><b>　　運(yùn)行仿真模型</b></p><p><b>　　評(píng)價(jià)仿真結(jié)果</b

94、></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　結(jié)果可否接受</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　繼續(xù)進(jìn)行測(cè)試&

95、lt;/b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　停止</b></p><p>　　圖 2.4 虛擬測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)流程</p><p>　　Fig. 2.4 Virtual test system development process</p>&

96、lt;p><b>　　10</b></p><p>　　河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文</p><p>　　2.4 為虛擬測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)流程，由圖 2.4 可見，設(shè)計(jì)人員與用戶一起實(shí)現(xiàn)虛擬測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)，并且它的開發(fā)過(guò)程是一個(gè)可循環(huán)的模型。虛擬測(cè)試系統(tǒng)包括以下步驟：（1）用戶需求分析；（2）確定技術(shù)指標(biāo)；（3）制訂技術(shù)方案；（4）軟件/硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（5）建立系統(tǒng)模型

97、；（6）運(yùn)行仿真模型；（7）評(píng)價(jià)仿真結(jié)果；（8）修改仿真模型。用戶既可以對(duì)虛擬測(cè)試系統(tǒng)中的仿真結(jié)果進(jìn)行總體評(píng)價(jià)，也可進(jìn)行</p><p><b>　　階段性評(píng)價(jià)。</b></p><p>　　2-3-2 虛擬測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)施步驟</p><p>　　虛擬測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)可按如下步驟進(jìn)行：（1）首先在計(jì)算機(jī)上模擬己有的實(shí)際工程測(cè)試系統(tǒng)的</

98、p><p>　　工作過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)的復(fù)現(xiàn)；（2）建立虛擬的測(cè)試系統(tǒng)的模型，仿真其工作過(guò)程，預(yù)測(cè)其性</p><p>　　能；（3）在大量模型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定測(cè)試系統(tǒng)方案，并加以實(shí)現(xiàn)；（4）通過(guò)實(shí)際測(cè)試，驗(yàn)證虛擬測(cè)試系統(tǒng)的準(zhǔn)確性；（5）如果必要，對(duì)虛擬測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行修改[29]。</p><p>　　設(shè)計(jì)者利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并結(jié)合軟件模擬已有的實(shí)際系統(tǒng)功能，然后利用

99、虛擬測(cè)試技術(shù)針對(duì)上不存在的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)虛擬測(cè)試，驗(yàn)證虛擬測(cè)試技術(shù)的可行性，實(shí)現(xiàn)虛擬測(cè)試技術(shù)的實(shí)用化，實(shí)現(xiàn)由虛到實(shí)，虛結(jié)合，以實(shí)驗(yàn)虛。</p><p>　　§2-4 袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)功能模塊及總體體系劃分</p><p>　　袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的信息系統(tǒng)，所以必須要根據(jù)它所要實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)設(shè)計(jì)出整個(gè)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2-4-

100、1 袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)功能模塊劃分</p><p>　　根據(jù)虛擬測(cè)試技術(shù)的原理及其理論模型和整個(gè)系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能，將該系統(tǒng)初步劃分為三個(gè)部分</p><p>　　為：虛擬測(cè)試環(huán)境、虛擬測(cè)試對(duì)象、虛擬測(cè)試項(xiàng)目。如圖 2.5 所示：</p><p>　　袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)</p><p>　　圖 2.5 袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)的初步劃分

101、</p><p>　　Fig. 2.5 The initial division of visual test system for baghouse</p><p>　?。?）虛擬測(cè)試對(duì)象：即被測(cè)試的對(duì)象，在該部分可以對(duì)袋式除塵器的機(jī)型進(jìn)行選擇，以便后續(xù)的測(cè)試項(xiàng)目的進(jìn)行。</p><p>　?。?）虛擬測(cè)試環(huán)境：這個(gè)部分是為整個(gè)虛擬測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)建出的一個(gè)虛擬測(cè)試環(huán)境

102、，用戶可以在這個(gè)部分中進(jìn)行袋式除塵器主要性能虛擬測(cè)試所需的參數(shù)設(shè)置，包括工況參數(shù)設(shè)置、高級(jí)求解參數(shù)設(shè)置和結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置。</p><p>　　（3）虛擬測(cè)試項(xiàng)目：該部是整個(gè)虛擬測(cè)試系統(tǒng)的核心，它決定了整個(gè)系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的功能，是虛擬測(cè)試系統(tǒng)中人機(jī)交互的基礎(chǔ)和前提。用戶在確定了前兩項(xiàng)（虛擬測(cè)試對(duì)象和虛擬測(cè)試環(huán)境）之后，就可以選擇相應(yīng)的虛擬測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行虛擬測(cè)試。</p><p><b>

103、　　11</b></p><p>　　基于虛擬樣機(jī)的袋式除塵器工作性能測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用研究</p><p>　　2-4-2 袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)體系劃分</p><p>　　袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)體系上，由三層構(gòu)成，分別為：基礎(chǔ)層、支撐層和應(yīng)用層。圖 2.6</p><p>　　為袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖。</

104、p><p><b>　?。?）基礎(chǔ)層</b></p><p>　　基礎(chǔ)層包括四部分內(nèi)容分別為：數(shù)據(jù)庫(kù)、通用軟件和開發(fā)工具以及測(cè)試規(guī)程，這一層是虛擬測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用的平臺(tái)。袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)包括數(shù)值模擬結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)、測(cè)試評(píng)估結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)等并且隨著袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)的運(yùn)行，將會(huì)有新的內(nèi)容存入數(shù)據(jù)庫(kù)，甚至用戶還可以建立新的數(shù)據(jù)庫(kù)。袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)的通用軟件包括

105、計(jì)算機(jī)輔助工程(Computer Aided Engineering)和計(jì)算流</p><p>　　體力學(xué)(Computer Fluid Dynamic)軟件，例如 Fluent、Gambit 等大型商用軟件。袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)</p><p>　　的開發(fā)工具主要有 Labview，還有軟件編程工具 VC++和數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)工具 Access 等。測(cè)試規(guī)程指的是</p>&l

106、t;p>　　在袋式除塵器物理試驗(yàn)時(shí)所遵循的規(guī)程。這個(gè)測(cè)試規(guī)程可以用于指導(dǎo)試驗(yàn)方案的制定、試驗(yàn)過(guò)程的控制</p><p><b>　　和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析。</b></p><p><b>　?。?）支撐層</b></p><p>　　支撐層由一些虛擬測(cè)試子系統(tǒng)構(gòu)成，各子系統(tǒng)借助基礎(chǔ)層提供的工具和資源，分別應(yīng)用或者開發(fā)相關(guān)

107、的專業(yè)軟件和各類公式，對(duì)袋式除塵器的主要性能進(jìn)行虛擬測(cè)試。（3）應(yīng)用層</p><p>　　應(yīng)用層為用于袋式除塵器工作性能虛擬測(cè)試的測(cè)試平臺(tái)，其借助基礎(chǔ)層提供的工具和資源，應(yīng)用各子系統(tǒng)的仿真模型和測(cè)試結(jié)果，建立可以模擬袋式除塵器真實(shí)工作狀態(tài)下的仿真模型，構(gòu)建了袋式除塵器主要性能虛擬測(cè)試系統(tǒng)。</p><p>　　袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)</p><p><b&g

108、t;　　應(yīng)用層</b></p><p><b>　　袋</b></p><p><b>　　式</b></p><p><b>　　除</b></p><p><b>　　塵</b></p><p><b>　

109、　器</b></p><p><b>　　主</b></p><p><b>　　要支撐層</b></p><p><b>　　性</b></p><p><b>　　能</b></p><p><b>　　

110、虛</b></p><p><b>　　擬</b></p><p><b>　　測(cè)</b></p><p><b>　　試</b></p><p><b>　　基礎(chǔ)層</b></p><p>　　數(shù)據(jù)庫(kù) 通用軟件

111、 開發(fā)工具 測(cè)試規(guī)程</p><p>　　圖 2.6 袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)</p><p>　　Fig. 2.6 The architecture of visual test system</p><p><b>　　12</b></p><p>　　河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文</p>

112、<p><b>　　§2-5 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要首先從虛擬測(cè)試的概念入手，對(duì)虛擬測(cè)試概念由淺入深進(jìn)行介紹。再次在第二小節(jié)引入虛擬測(cè)試技術(shù)的原理和虛擬測(cè)試技術(shù)的理論模型，細(xì)致的闡述了以上兩方面內(nèi)容為袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)提供理論依據(jù)。在第三小節(jié)主要介紹了虛擬測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程及實(shí)施步驟為袋式除塵器的虛擬測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)提供方法依據(jù)。在本章的最

113、后簡(jiǎn)單介紹了袋式除塵器虛擬測(cè)試系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，為以后的章節(jié)內(nèi)容作鋪墊。</p><p><b>　　13</b></p><p>　　基于虛擬樣機(jī)的袋式除塵器工作性能測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用研究</p><p>　　第三章 基于虛擬樣機(jī)的袋式除塵器虛擬測(cè)試技術(shù)研究</p><p>　　§3-1 虛擬測(cè)試技術(shù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)&l

114、t;/p><p>　　虛擬測(cè)試技術(shù)是多種技術(shù)的綜合體，即它有多種綜合技術(shù)為：（1）三維人機(jī)交互技術(shù)；（2）虛擬環(huán)</p><p>　　境生成技術(shù)；（3）測(cè)試信息建模技術(shù)；（4）動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)；（5）虛擬測(cè)試中的信息融合與決策分析技</p><p>　　術(shù)；（6）虛擬測(cè)試過(guò)程的預(yù)測(cè)；（7）仿真和控制技術(shù)；（8）系統(tǒng)集成技術(shù)；（9）性能評(píng)價(jià)技術(shù)。</p>&l

115、t;p>　　虛擬測(cè)試技術(shù)內(nèi)涵包括四方面的內(nèi)容分別是：（1）環(huán)境 ：它的研究?jī)?nèi)容主要包括在虛擬測(cè)試過(guò)程中，對(duì)對(duì)象的工作環(huán)境（如自然、力學(xué)、電磁、腐蝕等環(huán)境）進(jìn)行仿真建模，為虛擬測(cè)試過(guò)程的進(jìn)行提</p><p>　　供外部環(huán)境的輸入，提高測(cè)試模擬的逼真度；（2）模型：它的研究?jī)?nèi)容是測(cè)試對(duì)象的內(nèi)在物理特性和運(yùn)行機(jī)制，根據(jù)測(cè)試目的不同，模型的類型可分為數(shù)字模型、等效器模型、半實(shí)物模型、實(shí)物模型等；（3）數(shù)據(jù)：它研究