基于 DAQ 驅(qū)動與 Labview 振動測試分析系統(tǒng)設(shè)計 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要： 本文首先根據(jù)課題的需要及特點(diǎn)實現(xiàn)了用戶菜單形式的振動測試分析系統(tǒng)，接著利用數(shù)據(jù)采集設(shè)備在Labview 編程環(huán)境下對該振動系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集及分析。結(jié)果表明該振動分析系統(tǒng)能夠?qū)φ駝有盘栠M(jìn)行采集并且可以正確進(jìn)行分析。為下一步的實時監(jiān)測及故障診斷做好了鋪墊。 Abstract： The paper firstly develops a user interface system of vibration test analysis system， which is based on actual application of engineering project， Then the test system adopts data acquisition card and realizes data acquisition and analysis under the environment of Labview. The results show that this system can correctly acquire the vibration signal and get the right analysis. It is prepared for the on-line monitoring and fault diagnosis. 關(guān)鍵詞： 虛擬儀器；振動測試； Labview；數(shù)據(jù)采集與分析 Key words： virtual instrument； vibration test； labview； data acquisition and analysis TP277 A 1006-4311（ 2013） 09-0213-02 0 引言 在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實驗中，機(jī)械振動是普遍存在的現(xiàn)象，隨著各類機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、承載能力、工作壽命等方面的要求越來越高，另外，當(dāng)機(jī)械的內(nèi)部發(fā)生異常時，一般情況下都會隨之出現(xiàn)振動大小及其性質(zhì)的變化。所以，根據(jù)對振動的測量和分析，不用停機(jī)和解體，就可以對機(jī)械的劣化和故障的特征有所了解了。 虛擬儀器是新一代的測控儀器，是現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)和儀器技術(shù)深層次結(jié)合的產(chǎn)物，其 中尤以美國 NI 公司的Labview 開發(fā)平臺最為出色。 Labview 是一個技術(shù)領(lǐng)先的圖形化編程語言和開發(fā)環(huán)境，應(yīng)用范圍覆蓋了從產(chǎn)品設(shè)計到制造的整個開發(fā)工程，被譽(yù)為 “ 工程師的語言 ”1 。 用 Labview 開發(fā)實際的測控系統(tǒng)時，經(jīng)常會遇到這樣的問題：任務(wù)多、測試量大，此外還要對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時顯示、分析與處理、打印報表等功能。如果用一個用戶界面（人機(jī)界面）來實現(xiàn)，勢必造成屏幕雜亂無章的顯示。本文根據(jù)實際課題的需要，充分考慮了振動測試的特點(diǎn)，開發(fā)出了振動分析系統(tǒng)多任務(wù)的用戶界面，經(jīng)過實際測試，說明了 該系統(tǒng)能很好滿足實際振動測試的需求，可減短開發(fā)周期，降低成本。 1 振動分析系統(tǒng)設(shè)計 根據(jù)課題的需要，把振動測試分析系統(tǒng)主菜單界面從功能上分為六個模塊：采集信號、頻域分析、時域分析、小波分析、生成報表、退出系統(tǒng)。每個功能模塊分別設(shè)計成為不同的子程序（子 VI），且每個子程序都有自己的用戶界面，在 Labview 開發(fā)的測控平臺上，把各個功能模塊組織起來供用戶調(diào)用，只要點(diǎn)擊前面板（圖 1）上的某個功能按鈕，便可以進(jìn)入相應(yīng)的功能模塊子 VI 界面并實現(xiàn)上述系統(tǒng)相應(yīng)的功能。 在實際的振動測試中， 故障與征兆之間往往并不存在一一對應(yīng)關(guān)系，一種故障可能對應(yīng)著多種征兆，反之一種征兆也可能是由多種故障所致。因此，有必要借助信號處理技術(shù)等手段從采集的原始數(shù)據(jù)中提取出有用的特征信息，從而可以保證有效、準(zhǔn)確的進(jìn)行實時監(jiān)測及故障診斷。頻域分析有現(xiàn)代譜估計和經(jīng)典譜估計，現(xiàn)代譜估計對信號數(shù)據(jù)量的要求不大，而且具有較高的分辨率，但容易產(chǎn)生波形失真，信噪比低的情況。經(jīng)典譜估計有自相關(guān)法以及一些改進(jìn)后的應(yīng)用算法，主要通過 FFT 變換，把振動信號從時域變換到頻域，再對變換后的信號進(jìn)行特征提取。時域參數(shù)有均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差、波形因 子等，這些信號的特征參數(shù)可以應(yīng)用在線監(jiān)測，也可作為故障診斷的特征參數(shù)，輔助診斷。小波分析的特點(diǎn)可對信號進(jìn)行重構(gòu)和分解，有針對性的選擇頻帶信息，可以對非平穩(wěn)信號進(jìn)行時域分析，在低頻范圍，頻率分辨率高，在高頻范圍，時間分辨率高，全頻帶分析的結(jié)果，信息量既無疏漏業(yè)務(wù)冗余。報表的功能主要針對振動測試系統(tǒng)生成相應(yīng)的表格，以記錄測試的結(jié)果。 在 While 循環(huán)中，前面板中的五個軟按鍵在程序框圖中分別和各自的 “ 條件結(jié)構(gòu) ” 的判斷條件輸入端口連接，程序運(yùn)行時將轉(zhuǎn)入其相應(yīng)的 “ 條件結(jié)構(gòu) ” 判斷結(jié)構(gòu)執(zhí)行。在“ 條件結(jié)構(gòu) ” 判斷中 ，當(dāng)判斷條件輸入為 “ 假 ” 時，即前面板中軟按鍵沒按下時，程序進(jìn)行空操作，直至某個軟按鍵被按下，即判斷條件輸入為 “ 真 ” 時，程序?qū)⑦M(jìn)行動態(tài)子 VI 調(diào)用，執(zhí)行相應(yīng)的功能。 2 數(shù)據(jù)采集及分析 本文開發(fā)的振動測試分析系統(tǒng)是基于數(shù)據(jù)采集的 PC-DAQ 系統(tǒng)，其構(gòu)成主要有硬件平臺和應(yīng)用軟件兩大部分。硬件主要有四部分組成：傳感器、信號調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、計算機(jī)。傳感器將振動信號（物理信號）轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)采集設(shè)備可以識別的電壓或電流信號。信號調(diào)理器是對不便于直接測量的信號進(jìn)行諸如放大、濾波、隔離等處理，方便數(shù)據(jù) 采集設(shè)備對其正確的測量。數(shù)據(jù)采集設(shè)備將模擬的電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號送給計算機(jī)進(jìn)行處理。其系統(tǒng)框圖如圖 2 所示。 2.1 硬件 本系統(tǒng)采用了 PCI-6024E 數(shù)據(jù)采集卡， YD 系列壓電式加速度傳感器， CA 系列電荷放大器。 PCI-6024E 是美國 NI 公司推出的低成本、高性能的 DAQ 產(chǎn)品，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集、 A/D 轉(zhuǎn)換、 D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)字量輸入輸出、自動檢測設(shè)定的通道和定時 /計時等功能，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到 12 位數(shù)據(jù)采集中，具有較高的性價比。多功能數(shù)據(jù)采集卡 PCI-6024E是一種基于 16 位 ISA 總線的 PC 使用的高 性能、高速、高增益的多功能數(shù)據(jù)采集卡。 16 個單端或 8 個差動模擬輸入通道。 2 路 16 位模擬輸出，此項功能可用來控制測試過程或測試對象。壓電式加速度傳感器將振動信號轉(zhuǎn)換為電荷量，電荷放大器將信號傳遞到數(shù)據(jù)采集卡。計算機(jī)通過數(shù)據(jù)采集卡把模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號，實現(xiàn)對振動信號的采集。 2.2 數(shù)據(jù)采集程序 DAQmx 提供了一系列函數(shù)用于完成數(shù)據(jù)采集功能： DAQmx Create Virtual Channel VI 設(shè)置采樣通道、增益等； DAQmx Timing VI 設(shè)置采樣頻率、采樣點(diǎn)數(shù)與采樣模式； DAQmx Start VI 開始采集任務(wù)； DAQmx Read VI 從特定的任務(wù)中讀取采樣值，采集所得的數(shù)據(jù)就來自該函數(shù)，輸出數(shù)據(jù)的類型取決于前面選擇的采樣類型； DAQmx Clear VI 清楚采集任務(wù)，釋放硬件資源，以便其他采集任務(wù)占用當(dāng)前硬件資源。數(shù)據(jù)采集時域分析前面板和程序框圖如圖 3 和圖 4 所示。限于篇幅的原因，就不一一介紹各個子 VI的前面板及程序框圖。 3 結(jié)論 利用虛擬儀器開發(fā)的設(shè)備振動測試與分析系統(tǒng)，具有完善的人機(jī)對話功能，面板設(shè)計形象，易于實際操作，功能定義靈活，可擴(kuò)展性強(qiáng)，可對多 個信號進(jìn)行同時采集，是傳統(tǒng)儀器無法比擬的。借助圖形化的虛擬儀器開發(fā)平臺Labview，用戶可以高效的完成機(jī)械振動測試應(yīng)用程序開發(fā)。本文開發(fā)的振動分析系統(tǒng)，可以很好的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，為下一步的實時監(jiān)測和故障診斷做好了軟件和硬件的支持。 參考文獻(xiàn)： 1National Instruments Corp.LABVIEW User ManualM.Austin， USA.January 1998： 27-444. 2羅頌榮 .基于虛擬儀器技術(shù)的振動測試系統(tǒng)研究 J.煤礦機(jī) 械， 2009， 30（ 11） . 3謝啟，溫曉行，高琴妹等 .Labview 軟件中菜單形式的用戶界面設(shè)計與實現(xiàn) J.微計算機(jī)信息， 2005， 21（ 9-1）： 88-90. 4楊樂平，李海濤，肖相生 .Labview 程序設(shè)計與應(yīng)用M.電子工業(yè)出版社， 2002. 5趙永立 .基于 Labview 的車輛振動測試分析系統(tǒng)研究 D.天津：河北工業(yè)大學(xué)， 2003（ 6）： 32-35. 6侯國屏，王坤，葉齊鑫等 .Labview7.1 編程與虛擬儀器設(shè)計 M.北京：清華大學(xué)出 版社， 2005. 7郭晶，孫偉娟 .小波分析理論及 Matlab7 實現(xiàn) M.北京：電子工業(yè)出版社， 2005. 8王建群，南金瑞 .基于 Labview 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實現(xiàn) J.計算機(jī)工程與應(yīng)用， 2003，（ 21） . 閱讀相關(guān)文檔 :論數(shù)字圖書館資源共享的建設(shè) 鋼結(jié)構(gòu)廠房室內(nèi)回填土施工方法 強(qiáng)夯法 求解旅行商問題的人工蜂群算法 項目管理在數(shù)字化校園建設(shè)中的應(yīng)用 無線網(wǎng)絡(luò)機(jī)制中分組密碼標(biāo)準(zhǔn)安全性分析 會計準(zhǔn)則執(zhí)行的影響因素分析 基礎(chǔ)社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心的財務(wù)管理分析 高等 教育投資對西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長的外溢效應(yīng)研究 打造煤礦企業(yè)黨員干部廉潔自律工程的探討研究 戰(zhàn)略人力資源管理初探 淺析混凝土橋梁裂縫成因及維修加固方法 淺談財務(wù)會計工作在當(dāng)代企