基于虚拟仪器的振动测试分析系统设计

　　0　引言

　　虚拟仪器是用户自定义的基于PC技术的测量和测试仪器,其核心是在最少量的硬件模块支持下用软件实现传统仪器的数据采集、存储、分析和显示等功 能。虚拟仪器由硬件和软件2部分构成,硬件部包括计算机、数据采集卡、I/O接口设备等;软件是实现虚拟仪器功能的关键,需要用户编制。随着计算机技术的 发展,虚拟仪器已经突破了传统仪器的界限,利用计算机丰富的软硬件资源,可以灵活、方便地实现测试数据的分析处理、表示、传递和存储等功能,仪器组建灵活 方便,满足用户多种多样的应用需求,相对于传统的分析仪器,具有高性价比优势,因此得到越来越广泛的应用。

　　机械振动往往导致机器设备过早的失效,因此对机械振动的研究一直是相关研究的重点。在煤矿机械工作中存在较严重的振动现象,如采煤机在运行过程 中要截割底、顶板及夹石层,承受较大的交变载荷和振动,经常导致紧固件松动,发生传动装置及元部件的失效、漏油等故障。通过虚拟仪器的振动测试分析系统对 煤矿机械设备工作时的振动信号进行检测分析,可以实现工作状态监测、并且可以为减振降噪和故障诊断提供信息。

　　1　系统组成

　　基于虚拟仪器的振动测试分析系统由硬件和软件2部分组成,系统构成如图1所示。利用B&K公司的8001型压电加速度传感器、2635 型电荷放大器、阿尔泰公司的PCI2003数据采集卡和个人计算机组成监测系统的硬件部分。振动信号经压电加速度传感器拾振转换为电荷量,电荷放大器将电 荷转变为电压并滤波、放大后传递到数据采集卡,计算机通过数据采集卡把模拟量电压信号转换成数字量信号,实现对振动信号的采集。系统的软件是利用NI公司 LabVIEW软件平台开发的,它主要完成数据采集、信号分析和处理、信号显示、数据文件存储、数据文件读取及信号复现等功能。

　　2　系统软件设计

　　2.1　LabVIEW简介

　　LabVIEW是美国国家仪器公司(National Instru-ment,NI)推出的一种基于图形程序的虚拟仪器仪表开发平台。它在测量测试、数据采集、仪器控制、数字信号分析、工厂自动化、实验课堂 教学等领域都获得了广泛的应用。LabVIEW程序主要包括2个部分:前面板(即人机界面)和流程图程序。前面板用于模拟真实仪器的操作面板,由控件和指 示元件等组成。控件集成了旋钮、开关等用户输入控制对象,可以为程序输入数据。指示元件类似仪器的输出装置可以显示输出值以及实现图形、图表和文字显示。 流程图是用图标连线方式的图形,是程序的图形化源代码,工作指令由G语言编制的图标式流程图获得,非常形象、直观。