某軸承監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體方案分析與設(shè)計(jì)案例1.1.1數(shù)字濾波技術(shù)在我們研究機(jī)械振動(dòng)的頻率時(shí)，數(shù)字濾波技術(shù)一直是信號(hào)分析的研究中最常用，也是最簡(jiǎn)單的振動(dòng)信號(hào)處理方法。數(shù)字濾波按照高頻帶寬低通來(lái)進(jìn)行劃分主要分為包括低通、高頻中通、帶寬低通和高級(jí)頻率抑制電阻四種濾波形式，它們都實(shí)現(xiàn)能夠直接促使特定頻率范圍內(nèi)的一個(gè)特定頻率電阻組件和成分子的通過(guò)，并且很好地實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)衰減或直接過(guò)濾其他非特定的一個(gè)頻率電阻組件和成分，達(dá)到了盡量減少和增強(qiáng)抑制干擾信號(hào)，提取有用量的頻率電阻信號(hào)的主要目的[13]。在研究軸承振動(dòng)測(cè)試方法時(shí)，可以用數(shù)字濾波技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將傳感器得到的數(shù)據(jù)記錄并繪制成圖表，之后用數(shù)字濾波器將不用的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選刪除，把有用的信號(hào)數(shù)據(jù)保留下來(lái)再加以分析。數(shù)字濾波器被廣泛地應(yīng)用于各種信號(hào)的分析和實(shí)驗(yàn)中，它們具有運(yùn)行穩(wěn)定性好，能夠進(jìn)行預(yù)測(cè)和編程，而且還可以通過(guò)軟件進(jìn)行編程。雖然數(shù)字濾波器主要是被廣泛的使用在較惡劣的工作環(huán)境中，但其設(shè)計(jì)使用起來(lái)并不會(huì)因?yàn)槭艿綔囟群拖鄬?duì)濕度變化所產(chǎn)生的影響而導(dǎo)致設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，并且它們沒(méi)有符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的精度元件，在信號(hào)分析技術(shù)領(lǐng)域始終具有非常高的性價(jià)比。數(shù)字信號(hào)濾波器在脈沖中的主要應(yīng)用不僅僅是可以用來(lái)控制數(shù)字濾波器的脈沖運(yùn)行起始順序和控制脈沖起始位置的完整個(gè)數(shù)，而且還能夠?qū)刂诡l率及電容阻帶的衰減均具有一定的調(diào)節(jié)作用。正是由于這些特點(diǎn)，數(shù)字濾波技術(shù)被廣泛應(yīng)用于消除干擾噪聲和進(jìn)行系工21.1.2軸承振動(dòng)信號(hào)小波變換軸承發(fā)生故障時(shí)，振動(dòng)頻率是無(wú)規(guī)律的改變的，因此經(jīng)過(guò)采集的信號(hào)是隨機(jī)信號(hào)，原始信號(hào)數(shù)據(jù)通常為時(shí)間歷程函數(shù)，是無(wú)法直觀觀察到振動(dòng)信號(hào)的特點(diǎn)的。因此我們可以用軟件和編程方法對(duì)采集到的小波信號(hào)和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到一個(gè)小波變換的波形圖，對(duì)于有故障的頻段，會(huì)非常直觀地反映在小波變換波形圖中，能夠很快速的找到故障源。這對(duì)于軸承故障診斷以及振動(dòng)信號(hào)測(cè)試方法的研究非常通過(guò)小波變換的波形圖，可以很直觀地判斷和觀察出一個(gè)們可初步判斷它具有是否存在一個(gè)復(fù)雜的頻段，得知一個(gè)信號(hào)在某種時(shí)間內(nèi)的幅值變化和變動(dòng)規(guī)律，以及它是否會(huì)存在明顯的電磁沖擊和調(diào)制組成分，來(lái)進(jìn)一步確定故障存在的頻段。為了準(zhǔn)確地識(shí)別出故障中可能存在的時(shí)間和頻段，在小波變換的統(tǒng)計(jì)中一般都需要尋找到各種信號(hào)的特點(diǎn)和參數(shù)，其中包括峰值、峰值、方差、平均值、正比值、平均值、正比值、平均值、正比值和平均值。這對(duì)小波變換分析以及研究振動(dòng)信號(hào)的特征和振動(dòng)故障診斷有著至關(guān)重要的意義。1.1.3軸承振動(dòng)信號(hào)傅里葉變換在對(duì)軸承振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行測(cè)試分析時(shí)，可根據(jù)不同的情況將信號(hào)數(shù)據(jù)編制成傅里葉變換譜圖，傅里葉幅值圖等。由于振動(dòng)軸承在正常工作的情況下，各個(gè)零部分的結(jié)構(gòu)都是穩(wěn)會(huì)比較小，頻率也非常低。當(dāng)一個(gè)滾動(dòng)軸承或者也就是一個(gè)齒輪軸承出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，軸承的機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生可能性就會(huì)隨之不斷加劇，振動(dòng)的產(chǎn)生信號(hào)形式可能會(huì)瞬間隨之發(fā)生重大改變，振動(dòng)頻率也隨著升高。所以我們就需要一種合適的加速度傳感器方法來(lái)檢測(cè)到與軸承不同的位置相關(guān)點(diǎn)上的振動(dòng)信號(hào)，從而可以檢測(cè)得出其中的振動(dòng)頻率[15],再通過(guò)FFT分析方法來(lái)進(jìn)行對(duì)振動(dòng)頻率信號(hào)的特征數(shù)據(jù)值提取，繪制成幅值譜、功率譜等。因此軸承振動(dòng)信號(hào)頻譜分析對(duì)機(jī)械軸承振動(dòng)測(cè)試方法的研究十分重要。31.1.4其他分析方法分析、解調(diào)分析以及傳遞相干分析來(lái)研究。所謂細(xì)化譜分析，即對(duì)振動(dòng)信號(hào)頻譜中的某一段特定頻率進(jìn)行處理，通過(guò)局部放大的手段對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析。對(duì)于軸承振動(dòng)的信號(hào)進(jìn)行了測(cè)試和分析，先通過(guò)信號(hào)采集裝置從設(shè)備中獲取原始的信號(hào)數(shù)據(jù)，移頻后再對(duì)其進(jìn)行低通濾波處理，之后再對(duì)其進(jìn)行重新采集，對(duì)于所得到的新信號(hào)序列操作FFT后，即可以直接得到精確的信號(hào)細(xì)化光譜。細(xì)化光譜分析法這是一種極其精細(xì)的分析方法，能夠極大地提高頻段分析的精確性和頻率分析的準(zhǔn)確性，用來(lái)分析軸承振動(dòng)故障中軸承類問(wèn)題在軸承發(fā)生振動(dòng)故障時(shí)，振動(dòng)信號(hào)的頻譜中通常都會(huì)有一個(gè)調(diào)制的現(xiàn)象，采用高通噪聲和絕對(duì)值進(jìn)行分析，經(jīng)過(guò)高通噪聲濾波處理后，對(duì)噪聲和濾波后的信號(hào)采用相應(yīng)的噪聲和絕對(duì)值，再次進(jìn)行低通噪聲濾波，之后再次重新進(jìn)行抽樣、做譜，傳遞式相干分析法的目標(biāo)主要在于為了研究該系統(tǒng)的固有性質(zhì)，其參數(shù)包括固有頻率、阻尼比等。在軸承振動(dòng)故障診斷中，軸承齒輪、傳動(dòng)軸、滾動(dòng)軸承和箱體都可以用傳遞相干分析來(lái)測(cè)量其固有頻率和阻尼比，用于診斷齒輪磨損、滾動(dòng)軸承故障、傳動(dòng)軸以及箱體的振動(dòng)問(wèn)題[16。本設(shè)計(jì)主要是開發(fā)一套完整的軸承監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于軸承的振動(dòng)信號(hào)測(cè)試與故障診斷。從理論上講，設(shè)計(jì)一套完整的軸承監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要硬件和軟件的結(jié)合，主要包括硬件系統(tǒng)的選型設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)開發(fā)，而重點(diǎn)在于軟件系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)。軸41.1.1硬件系統(tǒng)的搭建硬件系統(tǒng)的搭建主要是為了采集振動(dòng)信號(hào)，為軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集提供工具。硬件控制系統(tǒng)主要由加速度傳感器、機(jī)箱和數(shù)據(jù)采集控制卡部分組成。經(jīng)過(guò)綜合(1)PCB-352C33通用型單軸加速度傳感器；(3)NI-9234數(shù)據(jù)采集卡。1.1.2軟件系統(tǒng)的搭建軟件系統(tǒng)是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要部分，設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)與硬件系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)采集，并對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行分析以及存儲(chǔ)。本軟件系統(tǒng)主要是以號(hào)測(cè)試分析的理論方法轉(zhuǎn)換為圖形化的LabVIEW程序框圖，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集、存儲(chǔ)和分析。本系統(tǒng)主要有以下模塊組成