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水泵作为通用机械,在农业灌溉和排水、城市供水、排水、电力行业、石化行业和国民经济其他部门得到了广泛的应用。由于水泵内部流动状况非常复杂,水泵内流体运动的情况难以用完整的数学模型来描述,因此,很难完全采用理论推导的方法,准确地确定出水泵在各种工况下的特性,只能通过大量的试验,实测出水泵在不同工况点下的流量、扬程、功率、效率等性能数据,然后通过对测量数据的处理,拟合出水泵的性能特性曲线。随着水泵行业的迅速发展,水泵的种类越来越多,水泵的特性也越来越复杂,因而对水泵性能测试系统在各种环境下的测试精度,处理各种复杂特性曲线能力等各方面的要求也越来越高。因此,对水泵性能测试系统的测试精度、曲线拟合精度以及水泵性能测试系统适应各种试验环境的能力进行研究并提高就十分有必要了。为此,本文开展了以下研究: (1)通过对水泵性能特性曲线采用插值拟合、最小二乘拟合、低阶最小二乘多项式拟合和高阶最小二乘多项式拟合的拟合方法分别进行曲线拟合,掌握了各种拟合方法在水泵特性曲线拟合中的优缺点,针对特殊的性能曲线,设计了分段低阶最小二乘多项式拟合方法,解决了现有水泵性能测试软件对复杂特性曲线拟合精度不高的问题。并通过试验验证了采用分段低阶最小二乘多项式的拟合方法对复杂特性曲线进行曲线拟合可以提高拟合曲线的拟合精度。 (2)通过对水泵性能测试系统测量误差进行研究,对水泵性能测试系统中系统不确定度和随机不确定度进行计算,基于该算法设计了水泵性能测试软件误差分析软件,使水泵性能测试系统可以针对每一台被测泵,对每次性能试验的测量误差进行分析,并给出误差分析报告,为水泵性能试验结果可靠性提供依据。 (3)通过对水泵性能测试系统数据采集设备的输入输出特性进行研究,掌握了数据采集设备测量数据发生偏差时,将测量数据还原为实际数据的校正公式,设计了一套对水泵性能测试系统进行数据校正的方法,解决了受极端环境、测量装置等因素的影响,水泵性能测试系统测量数据出现暂时性、较大幅度偏差的问题。并通过试验验证了通过数据校正之后的水泵性能测试系统测量数据满足GB/T3216-2005标准中有关水泵各性能参数测量数据的系统测量不确定度的规定,即通过数据校正提高了本水泵性能测试系统测量数据的准确度,保证了水泵性能测试的可靠性。 (4)通过LabVIEW开发平台提供的LabVIEW Application Builder将水泵性能测试系统曲线拟合、误差分析和数据校正软件生成了动态链接库.DLL文件,解决了由于编程平台差异引起的资源共享问题。