【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于虛擬儀器的振動測試系統(tǒng)研究 姓名 院系 電氣信息學(xué)院 專業(yè) 班級 學(xué)號 指導(dǎo)老師 職稱 教研室主任 一、 基本任務(wù)及要求： 設(shè)計(jì)一個(gè)基于LabVIEW的振動測試系統(tǒng)，采用適當(dāng)?shù)膫鞲衅鞑杉秸駝有盘柡笥蒒I M系列數(shù)據(jù)采集卡6221將數(shù)據(jù)傳至主機(jī)。通過LabVIEW可視化編程對采集到的信號進(jìn)行相應(yīng)處理預(yù)處理以及時(shí)域頻域分析。 設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是： ①查閱相關(guān)資料確定總體設(shè)計(jì)方案；②根據(jù)課題要求確定硬件方案、硬件設(shè)計(jì)；③軟件設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)LabVIEW可視化編程軟件，對軟件的具體模塊編程并對信號進(jìn)行處理；④完成文獻(xiàn)綜述、開題報(bào)告及畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書及設(shè)計(jì)說明書的撰寫工作。 二、 進(jìn)度安排及完成時(shí)間：① 3月2日～3月22日：查閱相關(guān)資料，搜集課題所需資料，了解課題現(xiàn)狀、課題研究的目的和意義，學(xué)習(xí)LabVIEW軟件，完成開題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述。 ② 3月23日～4月5日：畢業(yè)實(shí)習(xí) ③ 4月6日～4月15日：系統(tǒng)總體方案和硬件電路設(shè)計(jì)以及傳感器選型； ④ 4月16日～5月15日：完成各軟件模塊的編寫及調(diào)試 ⑤ 5月16日～6月14日：整理資料，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。 ⑥ 6月15日～6月19日：畢業(yè)論文審定、打印，答辯準(zhǔn)備 ⑦ 6月20日～6月24日：答辯 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 1 課題研究的背景和意義 1 振動測試技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1 課題主要研究內(nèi)容 2第2章 虛擬儀器和labview 4 虛擬儀器 4 虛擬儀器的概述 4 虛擬儀器的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和趨勢 5 虛擬儀器的特點(diǎn) 6 虛擬儀器的分類 6 labview 7 labview概述 7 labview的應(yīng)用 8 labview的特點(diǎn) 8第3章 振動測試分析系統(tǒng) 10 振動測試系統(tǒng)概述 10 振動測試系統(tǒng)的組成 11 信號測試與分析 13第4章 虛擬震動測試分析系統(tǒng)的硬件配置 15 傳感器 15 電荷放大器 16 數(shù)據(jù)采集卡的選用 16第5章 虛擬震動測試分析系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 19 數(shù)據(jù)采集模塊 20 信號預(yù)處理模塊 22 時(shí)域分析模塊 23 頻域分析模塊 25 FFT分析 25 功率譜分析 26 自功率譜密度 26 互功率譜密度 28 相干函數(shù) 28 時(shí)頻分析模塊 29第6章 總結(jié)與展望 31參考文獻(xiàn) 33致 謝 34基于虛擬儀器的振動測試系統(tǒng)研究基于虛擬儀器的振動測試系統(tǒng)研究摘 要：隨著計(jì)算機(jī)和軟件技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器正在逐漸成為測試領(lǐng)域的發(fā)展方向，采用虛擬儀器實(shí)現(xiàn)振動測試與分析也成為振動測試的發(fā)展趨勢。為了解決工程振動問題,機(jī)械振動測試系統(tǒng)隨著振動測試技術(shù)理論的發(fā)展和生產(chǎn)對測試的需求與日俱增,并有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。在工程現(xiàn)場的振動測試中,迫切需要低成本、高精度、高效率,同時(shí)方便靈活的測量儀器。 振動測試試驗(yàn)系統(tǒng)是根據(jù)某些零部件振動測試的要求設(shè)計(jì)的 ,通過對被測系統(tǒng)施加各種波形的激勵(lì),使其產(chǎn)生振動,由傳感器測量其振動的響應(yīng),將此信號進(jìn)行調(diào)理放大,再由頻譜分析儀獲得系統(tǒng)的響應(yīng)特性。 為此，本課題研究開發(fā)了以PC為硬件平臺、以美國國家儀器(NI)公司開發(fā)的LabVIEW軟件為開發(fā)平臺，配合必要的傳感器、信號調(diào)理器和數(shù)據(jù)采集卡組成的振動測試分析系統(tǒng)。采用虛擬儀器圖形化編程語言LabVIEW組建的振動測試分析系統(tǒng)，減少了測試過程中的硬件設(shè)備，同樣實(shí)現(xiàn)了對振動信號的采集、處理和分析的目的，大大降低了硬件成本。關(guān)鍵詞：虛擬儀器，振動測試，LabVIEW，數(shù)據(jù)采集，信號分析 The Design of Vibration Text System Based On Virtual InstrumentAbstract:With the development of calculator and the software technology, the virtual instrument is being the development direction in text domains, and using virtual instrument has been a development trend to realize the text and analysis of vibration.As the development and production of technology theory in vibration text, in order to solve the problem of vibration, the need of text in vibration text system increase with each passing day, and has extensive field of application. The vibration text in project spot, it is urgent to need measuring instruments that are low cost, high degree of accuracy, high efficiency, and at the same time convenient.The vibration text system is desighed based on demand of some parts, to make it vibrate, all kinds of waveform stimulations are exerted to texted system.,then conditioning and enlarging the signal that transducer measures the responding of vibration in system,thenceforth obtain the responding characteristics by analyzer. For this, the task has studyed and developed a vibration text system which take PC as hardware terrace, the labview that the United States nation instrument pany opend up as software terrace, coordinate with necessary transducer, signal conditioning and data collecter..Adopting the vibration text system which is made up by virtual instrument figured program language labview, reduce the hardware equipment during text, at the same time realize the objective that collects,analyse and process vibration signal, decrease hardware cost.Key words: Virtual instrument, Vibration text, Labview, Signal analysis, Data acquisition. I第1章 緒論 課題研究的背景和意義要想緊跟技術(shù)的發(fā)展，就要不斷更新測量設(shè)備，以滿足越來越高的測量要求，同時(shí)測量手段的進(jìn)步也為技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。虛擬儀器則是提高測量精度和效率的有效手段。它改變了傳統(tǒng)的測量模式，使測量系統(tǒng)由松散結(jié)合的、常常不兼容的獨(dú)立儀器發(fā)展成緊密結(jié)合的虛擬測量系統(tǒng)，把計(jì)算機(jī)技術(shù)與儀器技術(shù)完美結(jié)合起來。振動是自然界最普遍的現(xiàn)象之一。這類現(xiàn)象有的是由其本身固有的原因引起，有的是外界干擾引起。在運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備中，振動信號是最重要的信息來源。旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動信號中包含著大量可反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的有用信息或稱為信號特征。振動信號分析是旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的重要組成部分，并在設(shè)備預(yù)測維修中發(fā)揮著重要作用。通過振動特征分析可以找出旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備70％的故障源，而且可以確保機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性，避免事故的發(fā)生，同時(shí)結(jié)合較好的維修項(xiàng)目管理還可以顯著降低機(jī)器的運(yùn)行成本。在一些情況下，振動是一種公害，它能損傷人體器官、損害健康、降低勞動效率，甚至產(chǎn)生“振動病’’或“運(yùn)動病’’，如常見的暈車、暈船現(xiàn)象就是由于小于1Hz的極低頻振動引起的。研究人體各器官的振動傳遞特性，設(shè)計(jì)能減振隔振的座椅、駕駛艙、手持工具的把手等也必須依賴于振動測試。目前市場上已有用于人體振動測量的傳感器和測試儀出售。振動測試分析儀器則將振動測試與分析技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，它隨著振動測試技術(shù)理論的發(fā)展和生產(chǎn)中對測試需求的與日俱增。從最初的機(jī)械式測振儀，發(fā)展到今天，各種應(yīng)用物理學(xué)原理制成的傳感器、FFT分析儀、結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析軟件己在廣泛使用。為提高測試效率，降低測試成本，適應(yīng)在速度、準(zhǔn)確度、數(shù)據(jù)分析以及現(xiàn)場實(shí)用性等方面日益提高的測試要求，我們需要將虛擬儀器技術(shù)引入在用車輛性能測試領(lǐng)域,開發(fā)基于虛擬儀器的車輛性能測試系統(tǒng)。 振動測試技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢振動是各種設(shè)備在工作過程中經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象，振動問題是機(jī)械工程領(lǐng)域一個(gè)十分重要的研究課題。但工程實(shí)際中復(fù)雜的振動現(xiàn)象并非都能通過理論分析得出可靠結(jié)果，此時(shí)往往需要求助于實(shí)驗(yàn)手段，而且理論分析結(jié)果的正確性也需要通過實(shí)踐來驗(yàn)證，這就使振動測試在振動研究中占有重要地位。 在過去的三十多年中，無論國際還是國內(nèi)，振動測試技術(shù)都獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，各種全新的分析方法如雨后春筍般大量涌現(xiàn)，并在科研、教學(xué)特別是工業(yè)上獲得了廣泛應(yīng)用。從 1967 年世界上第一臺基于 FFT 的動態(tài)信號分析儀問世以來，振動信號分析技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了三次突破性的發(fā)展。虛擬儀器在我國的研究和開發(fā)有著十分現(xiàn)實(shí)的意義，廣泛采用虛擬儀器技術(shù)有助于提高我國儀器的整體水平，節(jié)省儀器開發(fā)的人力和費(fèi)用。我們有理由相信，隨著軟件業(yè)和測試技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)必將在更多、更廣的領(lǐng)域得到應(yīng)用和普及。隨著振動測試技術(shù)理論的發(fā)展和生產(chǎn)中對測試需求的與日俱增，高質(zhì)量的測試儀器、設(shè)備和現(xiàn)代化的測試方法不斷出現(xiàn)。20世紀(jì)20年代，由于汽輪發(fā)電機(jī)組等設(shè)備的發(fā)展，機(jī)械式測振儀已不能滿足要求，于是磁電式傳感器應(yīng)運(yùn)而生，實(shí)現(xiàn)非電量信號向電信號轉(zhuǎn)換的電測量。二次大戰(zhàn)后出現(xiàn)了壓電式傳感器，由于它具有體積小、重量輕、頻率范圍、動態(tài)量程大等特點(diǎn)，且既可測量振動，又可用于沖擊測量，直到今天仍在廣泛應(yīng)用。近些年隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，又出現(xiàn)了可在各種惡劣環(huán)境下使用的壓電傳感器和內(nèi)裝阻抗變換器、放大器、濾波器的集成電路式壓電傳感器，簡化了測試系統(tǒng)，大大地拓寬了這種傳感器的應(yīng)用范圍，提高了抗干擾能力和測量的精度。而壓阻傳感器的出現(xiàn)和使用進(jìn)一步拓寬了低頻率的測量范圍，與此同時(shí)，還陸續(xù)發(fā)展了各種換能原理