基于DAQ驱动与Labview振动测试分析系统设计[权威资料]

基于 DAQ 驱动与 Labview 振动测试分析系统设计 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 摘要： 本文首先根据课题的需要及特点实现了用户菜单形式的振动测试分析系统，接着利用数据采集设备在Labview 编程环境下对该振动系统进行了数据采集及分析。结果表明该振动分析系统能够对振动信号进行采集并且可以正确进行分析。为下一步的实时监测及故障诊断做好了铺垫。 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. 关键词： 虚拟仪器；振动测试； Labview；数据采集与分析 Key words： virtual instrument； vibration test； labview； data acquisition and analysis TP277 A 1006-4311（ 2013） 09-0213-02 0 引言 在工业生产和科学实验中，机械振动是普遍存在的现象，随着各类机械的运转速度、承载能力、工作寿命等方面的要求越来越高，另外，当机械的内部发生异常时，一般情况下都会随之出现振动大小及其性质的变化。所以，根据对振动的测量和分析，不用停机和解体，就可以对机械的劣化和故障的特征有所了解了。 虚拟仪器是新一代的测控仪器，是现代计算机技术和仪器技术深层次结合的产物，其 中尤以美国 NI 公司的Labview 开发平台最为出色。 Labview 是一个技术领先的图形化编程语言和开发环境，应用范围覆盖了从产品设计到制造的整个开发工程，被誉为 “ 工程师的语言 ”1 。 用 Labview 开发实际的测控系统时，经常会遇到这样的问题：任务多、测试量大，此外还要对采集到的数据进行实时显示、分析与处理、打印报表等功能。如果用一个用户界面（人机界面）来实现，势必造成屏幕杂乱无章的显示。本文根据实际课题的需要，充分考虑了振动测试的特点，开发出了振动分析系统多任务的用户界面，经过实际测试，说明了 该系统能很好满足实际振动测试的需求，可减短开发周期，降低成本。 1 振动分析系统设计 根据课题的需要，把振动测试分析系统主菜单界面从功能上分为六个模块：采集信号、频域分析、时域分析、小波分析、生成报表、退出系统。每个功能模块分别设计成为不同的子程序（子 VI），且每个子程序都有自己的用户界面，在 Labview 开发的测控平台上，把各个功能模块组织起来供用户调用，只要点击前面板（图 1）上的某个功能按钮，便可以进入相应的功能模块子 VI 界面并实现上述系统相应的功能。 在实际的振动测试中， 故障与征兆之间往往并不存在一一对应关系，一种故障可能对应着多种征兆，反之一种征兆也可能是由多种故障所致。因此，有必要借助信号处理技术等手段从采集的原始数据中提取出有用的特征信息，从而可以保证有效、准确的进行实时监测及故障诊断。频域分析有现代谱估计和经典谱估计，现代谱估计对信号数据量的要求不大，而且具有较高的分辨率，但容易产生波形失真，信噪比低的情况。经典谱估计有自相关法以及一些改进后的应用算法，主要通过 FFT 变换，把振动信号从时域变换到频域，再对变换后的信号进行特征提取。时域参数有均值、方差、标准差、波形因 子等，这些信号的特征参数可以应用在线监测，也可作为故障诊断的特征参数，辅助诊断。小波分析的特点可对信号进行重构和分解，有针对性的选择频带信息，可以对非平稳信号进行时域分析，在低频范围，频率分辨率高，在高频范围，时间分辨率高，全频带分析的结果，信息量既无疏漏业务冗余。报表的功能主要针对振动测试系统生成相应的表格，以记录测试的结果。 在 While 循环中，前面板中的五个软按键在程序框图中分别和各自的 “ 条件结构 ” 的判断条件输入端口连接，程序运行时将转入其相应的 “ 条件结构 ” 判断结构执行。在“ 条件结构 ” 判断中 ，当判断条件输入为 “ 假 ” 时，即前面板中软按键没按下时，程序进行空操作，直至某个软按键被按下，即判断条件输入为 “ 真 ” 时，程序将进行动态子 VI 调用，执行相应的功能。 2 数据采集及分析 本文开发的振动测试分析系统是基于数据采集的 PC-DAQ 系统，其构成主要有硬件平台和应用软件两大部分。硬件主要有四部分组成：传感器、信号调理器、数据采集设备、计算机。传感器将振动信号（物理信号）转化为数据采集设备可以识别的电压或电流信号。信号调理器是对不便于直接测量的信号进行诸如放大、滤波、隔离等处理，方便数据 采集设备对其正确的测量。数据采集设备将模拟的电信号转化为数字信号送给计算机进行处理。其系统框图如图 2 所示。 2.1 硬件 本系统采用了 PCI-6024E 数据采集卡， YD 系列压电式加速度传感器， CA 系列电荷放大器。 PCI-6024E 是美国 NI 公司推出的低成本、高性能的 DAQ 产品，具有较强的数据采集、 A/D 转换、 D/A 转换、数字量输入输出、自动检测设定的通道和定时 /计时等功能，已经广泛的应用到 12 位数据采集中，具有较高的性价比。多功能数据采集卡 PCI-6024E是一种基于 16 位 ISA 总线的 PC 使用的高 性能、高速、高增益的多功能数据采集卡。 16 个单端或 8 个差动模拟输入通道。 2 路 16 位模拟输出，此项功能可用来控制测试过程或测试对象。压电式加速度传感器将振动信号转换为电荷量，电荷放大器将信号传递到数据采集卡。计算机通过数据采集卡把模拟电压信号转换成数字量信号，实现对振动信号的采集。 2.2 数据采集程序 DAQmx 提供了一系列函数用于完成数据采集功能： DAQmx Create Virtual Channel VI 设置采样通道、增益等； DAQmx Timing VI 设置采样频率、采样点数与采样模式； DAQmx Start VI 开始采集任务； DAQmx Read VI 从特定的任务中读取采样值，采集所得的数据就来自该函数，输出数据的类型取决于前面选择的采样类型； DAQmx Clear VI 清楚采集任务，释放硬件资源，以便其他采集任务占用当前硬件资源。数据采集时域分析前面板和程序框图如图 3 和图 4 所示。限于篇幅的原因，就不一一介绍各个子 VI的前面板及程序框图。 3 结论 利用虚拟仪器开发的设备振动测试与分析系统，具有完善的人机对话功能，面板设计形象，易于实际操作，功能定义灵活，可扩展性强，可对多 个信号进行同时采集，是传统仪器无法比拟的。借助图形化的虚拟仪器开发平台Labview，用户可以高效的完成机械振动测试应用程序开发。本文开发的振动分析系统，可以很好的进行数据采集和分析，为下一步的实时监测和故障诊断做好了软件和硬件的支持。 参考文献： 1National Instruments Corp.LABVIEW User ManualM.Austin， USA.January 1998： 27-444. 2罗颂荣 .基于虚拟仪器技术的振动测试系统研究 J.煤矿机 械， 2009， 30（ 11） . 3谢启，温晓行，高琴妹等 .Labview 软件中菜单形式的用户界面设计与实现 J.微计算机信息， 2005， 21（ 9-1）： 88-90. 4杨乐平，李海涛，肖相生 .Labview 程序设计与应用M.电子工业出版社， 2002. 5赵永立 .基于 Labview 的车辆振动测试分析系统研究 D.天津：河北工业大学， 2003（ 6）： 32-35. 6侯国屏，王坤，叶齐鑫等 .Labview7.1 编程与虚拟仪器设计 M.北京：清华大学出 版社， 2005. 7郭晶，孙伟娟 .小波分析理论及 Matlab7 实现 M.北京：电子工业出版社， 2005. 8王建群，南金瑞 .基于 Labview 的数据采集系统的实现 J.计算机工程与应用， 2003，（ 21） . 阅读相关文档 :论数字图书馆资源共享的建设 钢结构厂房室内回填土施工方法 强夯法 求解旅行商问题的人工蜂群算法 项目管理在数字化校园建设中的应用 无线网络机制中分组密码标准安全性分析 会计准则执行的影响因素分析 基础社区卫生服务中心的财务管理分析 高等 教育投资对西部地区经济增长的外溢效应研究 打造煤矿企业党员干部廉洁自律工程的探讨研究 战略人力资源管理初探 浅析混凝土桥梁裂缝成因及维修加固方法 浅谈财务会计工作在当代企