一种基于虚拟仪器技术的振动测试信号分析系统

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1、万方数据第16卷

2、‘4期V01．16No．4湖北工学院学报JournalofHubeiPolytechnicUniversity2001年12月Dec．200[文章编号]1003—4684(2001)12—0064—03一种基于虚拟仪器技术的振动测试信号分析系统肖莉1，何涛1，钟毓宁1，常建娥2，吴庆华1(1湖北工学院机械工程系，湖北武汉430068}2武汉理工大学先机电学院．湖北武汉430071)[摘要]■述了基于虚拟技术的振动测试信号分析系统的设计，以实现振动测试信号的分析识别，提高其可靠性及准确性．此

3、系境可广泛用于质量控制、设备哉幸诊断及维护、工程监测等领域．[美t词]虚拟仪器；数据采集；信号处理[中圈分类号]TP206[文猷撂识码]：A计算机技术的发展带动了测试技术的迅猛发展，各种智能化、数字化测试仪器(系统)比比皆是，既给测试工作带来了便利，又因测试而需要连接多种仪器而使工作变得繁杂，并影响了系统自身的可靠性．虚拟仪器技术的实现推动了测试技术的革命化改变．虚拟仪器(Virtua[Instrument简称VI)的思路是“软件即仪器”．传统仪器的性能出厂已定，且成套仪器系统体积庞大，成本昂贵．虚拟仪器则

4、是用一台计算机就可以构成整套智能仪器，使用者通过图形界面对其进行操作，并能根据需要设计白已的仪器系统，还可以通过修改软件的方法来改变参数，以适应不同环境条件的需求．其成本低、技术更新快，还具有良好的可控性，可多次重复使用，安全经济，节能降污，不受外界环境限制等突出优点，适应现代测试技术发展的要求．振动测试工作在工程应用上极其广泛，需要便于携带、易于操作的仪器，使用虚拟仪器就能很好得解决这个问题．1系统总体结构虚拟振动测试仪器是现代测试理论、测试技术和计算机技术的集成系统．本项目研究的振动测试信号分析系统包括

5、信号获取、硬件和软件三大部分，总体结构设计如图1所示‘“．匿函基圄匝西豆两姻匝困匾函l亟区匾图1系统总体结构设计2虚拟振动测试仪器的硬件平台在以PC机为基础的虚拟测试仪器中，与计算机一起工作的是采集数据、提供信号源和控制信号的仪器硬件．目前较为常用的虚拟仪器硬件平台是数据采集系统、GPIB(通用接口总线)仪器控制系统、VXI(系统控制接口)仪器系统以及他们三者之间的任意组合，DAQ(数据采集)卡、GPIB卡、VXI卡等可以插入计算机的槽口．本系统是一种典型的数据采集控制系统，其数据采集系统框图如图1中模块1

6、．作为虚拟仪器平台最基本的模块，数据采集系统实现被测信号的采集并将其转换成数字信号，在[收■日期]2001一09一04[基金嘎日]湖北省自然科学基金贲助项目(2000J130)和湖北省教育厅青年项目(Z000804005)[作者简介]肖莉(1976一)，女，湖北荆门人，胡北工学院硕士研究生，研究方向：虚拟仪器与可靠性丹析万方数据第16卷第4期肖莉等一种基于虚拟杖嚣技术的振动测试信号分析系统实际测量中，往往需要多路信号进行同时采集，因此数据采集系统应该设计为多通道、带有信号调理电路的系统”]．2．1信号调理电

7、路对于绝大多数数据采集和控制系统来说，传感器在连接到数据设备之前所的信号必须被转换为设备所能够识别的信号，所以信号调理非常重要．典型的系统一般都需要信号调理硬件，用于将原始信号以及传感器输出接到数据卡上．通过信号调理的功能，如信号的放大、隔离、滤波、线性化处理等，提高了数据系统的可靠性等性能．2．2数据采集卡披据采集卡是虚拟仪器最常用的接口形式，具有灵活、成本低的特点．它的功能是将现场敦据采集到计算机，或将计算机数据输出给受控对象．用数据采集卡配以计算机平台和虚拟仪器软件，便可构造各种检测和控制仪器，如存储

8、数字万用表、信号发生器、示波器、动态信号分析仪等等．在本项目中，选择美国国家仪器公司(NationalInstruments)生产的16位基于PCI总线E系列数据采集卡来完成数据采集任务．性能指标：采样频率可达100KS／s；l6个单端(single—ended)或8个差分(differential)模拟输入通道；2个精度达12位的模拟输出通道；8通道数字输人／输出；2通道(TimingI／O)，支持模拟／数字触发方式．2．3驱动软件数据采集卡需要相应的驱动软件才能发挥作用．驱动软件可以进行对DAQ卡的连接

9、、操作管理和资源管理，驱动软件隐含了低级、复杂的硬件编程细节，而提供给用户的是容易理解的界面．美国国家仪器公司开发的NI—DAQ驱动软件是数据采集解决方案的核心，它可以驱动美国国家仪器的100多种不同平台上的数据采集设备[3]．3虚拟振动测试仪器的软件平台软件是虚拟仪器的关键部分，选用NI公司的LabWindows／CVI，在Windows98／2000的基础之上构筑虚拟测试仪器的软件平台．I．abWindows