【正文】 ....................................... 28 動(dòng)態(tài)信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件構(gòu)成 一個(gè)完整的信號測試系統(tǒng)一般 由原始信號 、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集 設(shè)備和計(jì)算機(jī)四個(gè)部分 構(gòu)成。 [關(guān)鍵字 ]： 動(dòng)態(tài)信號；數(shù)據(jù)采集； LabVIEW；虛擬儀器； 測試技術(shù) Design of Dynamic Signal Sampling System Measurement， Control Technology and Instrumentations YUE Lin Abstract： Based on the development platform of LabVIEW, match with NI pany 6009 data acquisition card, constructs the vibration test and screw transmission efficiency test experimental data acquisition system, this paper achieves dynamic signal of various parameters of the realtime monitoring, signal analysis and processing, and data storage. Vibration test data acquisition system for vibration of rotor axis path, speed, and the test results and experimental software maintain consistency cabin. Screw transmission efficiency test data acquisition system uses three sensors which were simulated test motor torque, nut reaction and ball screw speed, the design of three dynamic signal acquisition system for dynamic signal pleted three display, analysis and processing, and dynamic display of spiral transmission efficiency. Key word: Dynamic signal data acquisition。 試驗(yàn)臺(tái)傳感器選擇 傳感器是信息采集的首要部件，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)搭建的首要環(huán)節(jié)，對于不同的被測信號選擇合適的傳感器將起 到事半功倍的效果。使用數(shù)據(jù)線即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集卡與 PC 機(jī)的鏈接。在此次課題設(shè)計(jì)中，使用四個(gè)差分接口采集四個(gè)動(dòng)態(tài)的模擬信號，對應(yīng)與接口 3， 6, 9,1 12 四對模擬輸入通道。除了 專業(yè)開發(fā)板軟件，還需要 NI 的數(shù)據(jù)采集設(shè)備的硬件驅(qū)動(dòng)軟件 DAQmx，它提供了一系列的 API 函數(shù)供我們編寫數(shù)據(jù)采集程序時(shí)調(diào)用。 打開 ，新建一個(gè) VI 命名“動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，點(diǎn)擊保存。振動(dòng)信號經(jīng)過快速傅里葉變換分解為單一的諧波分量，可以得到振動(dòng)的頻譜。所得到的結(jié)果如 圖 35 所示 ： 圖 35：振動(dòng)信號與其頻譜 轉(zhuǎn)速測試 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)使用一個(gè)光電傳感器，安放在聯(lián)軸器軸向位置上，聯(lián)軸器上有一塊 光反射動(dòng)態(tài)信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 片 ，當(dāng)軸開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每轉(zhuǎn)一圈，光電傳感器感知一次 反射信號 ，輸出一個(gè)脈沖信號，于是我們使用 LabVIEW 編寫程序，輸出每秒鐘出現(xiàn)脈沖的個(gè)數(shù)就可以計(jì)算出軸的具體轉(zhuǎn)速，具體公式如下： r/min。軸心軌跡是表征旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)的重要特征量，對測得的軸心軌跡的大小、形狀、穩(wěn)定性和旋轉(zhuǎn)等方面進(jìn)行綜合分析，可以判斷轉(zhuǎn)子的運(yùn)行狀態(tài)是否正常。 LabVIEW 支持多通道并行采集，采集卡 6009 總共有四個(gè)差分節(jié)點(diǎn)，所以可以滿足我們的需求，在此，我們一次采集四個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓信號輸出到信號調(diào)理電路經(jīng)過相應(yīng)的放大調(diào)理電路，流入 6009數(shù)據(jù)采集卡中，最后進(jìn)入 pc機(jī)。根據(jù)效率的計(jì)算方法，并結(jié)合螺旋傳動(dòng)的形式，特點(diǎn)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，傳感器技術(shù)，以及 LabVIEW 開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)出了螺旋傳動(dòng)效率測試系統(tǒng)。 模擬系統(tǒng) 實(shí)體結(jié)構(gòu)如圖 42所示，模塊 1 等強(qiáng)度梁 的動(dòng)態(tài)載荷力 模擬轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)螺母阻力 ， 模塊 2雙孔梁的動(dòng)態(tài)載荷力模擬轉(zhuǎn)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的電機(jī)扭矩， 模塊 3轉(zhuǎn)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)絲杠轉(zhuǎn)速。在粘貼應(yīng)變片處的應(yīng)變?yōu)? 圖 44：等強(qiáng)度梁結(jié)構(gòu)示意圖 式中各符號意義如圖 44 所示： h 為梁的厚度， l 為應(yīng)變片到中性層的長度， E 為泊松比。用脫脂棉球蘸丙酮等揮發(fā)溶劑對貼片表面進(jìn)行擦洗，一般要擦洗 2~3 次，直到棉球沒有油污為止。這主要是防止大氣中水分的浸入，或者在特殊條件下防止酸、堿、油等介質(zhì)的浸入，并且還可防止機(jī)械損傷及引出線抖動(dòng)和固定連接線的作用。 電機(jī)扭矩的動(dòng)態(tài)模擬 電機(jī)浮動(dòng)安裝，用雙孔梁貼應(yīng)變片測量其支反力。 圖 411：雙孔梁實(shí)驗(yàn)?zāi)K放大電路示意圖 數(shù)據(jù)的采集與具體程序 使用 DAQmx 對數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行配置，編寫相應(yīng)的 LabVIEW 程序?qū)Σ杉降牟ㄐ芜M(jìn)行分析處理，具體的程序框圖如 圖 412： 動(dòng)態(tài)信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 圖 412:電機(jī)扭矩 vi 程序框圖 圖 412 中 DAQ 采集得到的電壓值乘以靈敏系數(shù) ，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 中心到雙孔梁測點(diǎn) 的半徑為 250mm， 二者的乘積即為電機(jī)扭矩，用一個(gè)波形圖表動(dòng)態(tài)顯示電機(jī)扭矩的大小，同時(shí)用一個(gè)布爾控件控制數(shù)據(jù)的保存和循環(huán)的終止。通過拆分，三路信號順序輸出，用一個(gè) while 循環(huán)控制采集卡的啟停，具體的程序框圖如 圖 414： 圖 414：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整體 vi 程序框圖 圖中，三路信號按照各自的處理流程進(jìn)入一個(gè)一維數(shù)組之中，我們通過三個(gè)條件結(jié)構(gòu)和三個(gè)控制按鈕控制是否把采集的數(shù)據(jù)寫入電子表格，當(dāng)點(diǎn)擊 圖 415的保存按鈕時(shí)，將會(huì)彈出如圖 416 的對話框，提示你輸入文件名。 圖 416：保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)對話框 動(dòng)態(tài)信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 結(jié)束語 本文以 LabVIEW 軟件為平臺(tái)所開發(fā)的動(dòng)態(tài)信號采集系統(tǒng)，可以較方便的對各種傳感器輸出地電流電壓信號進(jìn)行動(dòng)態(tài)的顯示，處理，分析，以及數(shù)據(jù)保存。此系統(tǒng)較好的復(fù)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)各項(xiàng)參數(shù)的動(dòng)態(tài)采集與顯示，同時(shí)模擬出螺旋傳動(dòng)效率的實(shí)時(shí)改變。 動(dòng)態(tài)信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 參考文獻(xiàn) [1] 胡仁喜 ,王恒海 ,齊東明 . 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