水涡轮是一种将流体动能转换成机械能的动力机械,但水涡轮除了对效率有一定的要求之外,还要求具有宽幅的转速调节范围。作为卷盘式喷灌机的核心部件,水涡轮的性能特性决定了卷盘喷灌机驱动装置的动力转矩及输出水压的大小,对卷盘式喷灌机械的喷灌性能有着显著的影响,因此有必要对水涡轮的性能特性进行分析研究。由于涡轮内部流动状况的复杂性,尚没有较完整的理论模型,能够准确地描述水涡轮的动力特性,只能通过试验的方式,实测出在不同工况点下的水涡轮流量、进出口压力、功率、效率,转矩和转速等性能数据,并在大量实验数据的基础上,对水涡轮性能参数进行处理且采用最贴切的曲线拟合方法对性能数据进行曲线拟合、误差分析和精度计算,并将实验结果输出。但现有的水涡轮性能测试系统并不能完整的实现对水涡轮性能参数的同步采集、异常数据点的判别、在线曲线拟合及误差分析、实时显示及输出报表等功能。针对存在的问题开展的研究及结论如下:(1)通过对水涡轮测试需求的分析,围绕着水涡轮实验平台搭建了水涡轮性能测试硬件系统,并设计了信号转换电路及调理电路和相应的电源电路,解决了传感器的输出信号与LabVIEW数据采集卡的输入特性不一致的问题。该水涡轮性能测试系统能同时测量各性能参数的瞬时值并进行同步处理,避免了各参数之间数值不对应的问题,减少了对性能曲线的影响,提高测量数据的精度。(2)采用多项式拟合的方法对水涡轮的转矩、转速、流量、功率和效率等数据中存在的异常数值点进行辨识和修正,并设计了相应的LabVIEW程序。该方法能够有效的避免性能曲线由于异常数据点的出现而发生上翘或下摆的问题,减少外界环境对水涡轮性能曲线的影响。(3)针对差值拟合及最小二乘多项式拟合方法中存在的问题,对最小二乘多项式算法进行改进,设计了基于正交多项式的最小二乘拟合算法,并对拟合曲线进行了误差分析。并通过试验验证了基于正交多项式的最小二乘拟合算法的可行性,由误差结果得出该算法能够满足系统对曲线精度的要求,且对复杂的特性曲线具有较好的拟合效果。(4)利用LabVIEW提供的ActiveX技术,设计了试验报表生成程序,将水涡轮的性能参数、拟合曲线及试验结果输出到Excel表格中;在LabVIEW的前面板窗口设计了系统的操作面板好及显示界面,实时地将各参数的瞬时值、拟合曲线实时的显示在系统的操作界面上,为水涡轮性能测试系统创造了更好的人机交互环境。最后创建了水涡轮性能测试系统的项目文件,生成了应用程序及软件安装包,便于扩展程序的功能及其他测试系统使用。