【正文】 武漢科技學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 ★ 放大器建立時(shí)間： 2us ★ 放大器增益誤差 性： % 3. A/D 轉(zhuǎn)換電路部分 ★ A/D分辨率： 12Bit(4096) ★ 非線性誤差：177。 ★ 數(shù)字量輸入最低的高電平： 2V，數(shù)字量輸入最高的低電平： 。 數(shù)據(jù)存盤 .vi 圖 36 存儲(chǔ)模塊面板 圖 35 存儲(chǔ)模塊在程序中的位置 武漢科技學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 該模塊，是把程序中采集出來的一維數(shù)組進(jìn)行存儲(chǔ)。直接對(duì) 1D 數(shù)組進(jìn)行運(yùn)算輸出。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1）本實(shí)驗(yàn)是測(cè)量細(xì)紗錠子軸心振動(dòng)的軌跡，并對(duì)其進(jìn)行分析。如果發(fā)現(xiàn)波形步清晰，調(diào)節(jié)電渦流傳感器與錠桿的距離，直到兩個(gè)方向的波形穩(wěn)定，振幅相近為止。實(shí)踐證明，應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)研究開發(fā)的振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)與傳統(tǒng)的測(cè)試儀器相比具有研制成本低、周期短、開放性好，簡(jiǎn)單實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。這讓我深刻地明白了機(jī)械行業(yè)雖然歷史悠久，但還是不能局限于理論上的知識(shí)，應(yīng)該用所學(xué)的理論來指導(dǎo)實(shí)踐活動(dòng)，才能真正做到理論與實(shí)際相結(jié)合。因此，通過對(duì)錠子振動(dòng)的研究，對(duì)提高錠子的性能及紡紗水平有重大的意義。 ），將輸出電纜于前置器相連，信號(hào)經(jīng)過前置器處理后再經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡采集后最終輸入到計(jì)算機(jī)中。最后兩數(shù)組進(jìn)行混合后輸出。面板和位置如圖所示。 通道選擇 該子程序主要執(zhí)行在 A， B， Aamp。數(shù)字端口滿足標(biāo)準(zhǔn) TTL 電氣特性：輸入 TTL 電平，吸入電流小于 毫安。 2. 模擬信號(hào)輸入部分 ★ 模擬通道輸入數(shù) : 16 路單端或 8 路雙端輸入。5V 、 177。 (a) (b) (c) 圖 33 渦流傳感器的安裝 數(shù)據(jù)采集卡的選擇 本課題選用的是 DYPCI2021 數(shù)據(jù)采集卡。 主要參數(shù) 電渦流傳感器主要是由探頭、延伸電纜和前置器三部分組成，如上圖 2 所示。 15V 武漢科技學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 用途與特點(diǎn) 電渦流傳感器是以高頻電渦流效應(yīng)為原理的非接觸式位移、振動(dòng)傳感器。下面是前置器的主要性能指標(biāo)。非接觸性傳感器中，如電感式，電容式，由于電氣元件的精度及外界干擾的影響，使調(diào)整及操作不便，測(cè)量結(jié)果也不穩(wěn)定，效果不好。 傳感器的選擇 傳統(tǒng)測(cè)量位移的傳感器有以下幾種：電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式 武漢科技學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 傳感器、電渦流傳感器、光電傳感器以及光纖傳感器等。從而來實(shí)現(xiàn)測(cè)量錠子不同部位的軸心運(yùn)動(dòng) 軌跡，以達(dá)到測(cè)量振動(dòng)的目的。 3) 響應(yīng)時(shí)間。分辨力為 1LBS（最低有效位數(shù)）。由采樣定理，為了使采樣后輸出的離散時(shí)間序列信號(hào)能無失真地復(fù)原輸入信號(hào)，必須使采樣頻率 fs 至少為輸入信號(hào)最高有效頻率 fmax 的兩倍，否則會(huì)出現(xiàn)頻率混淆誤差。 ★ 差動(dòng)輸入：即信號(hào)兩端均浮地。取出待測(cè)信號(hào)在某一瞬間的值（即實(shí)現(xiàn)信號(hào)的時(shí)間離散化），并在 A/D 轉(zhuǎn)換過程中保持信號(hào)不變。下面框圖說明了被測(cè)信號(hào)的實(shí)時(shí)采集原理。內(nèi)插卡式就是將各種數(shù)據(jù)采集卡插入計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽，再加上必要的連接電纜或探頭，就可形成一個(gè)儀器。 隨著 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展 ，出現(xiàn)了 虛擬儀 化，集成化 模塊化 ， 參數(shù)整定與修改實(shí)時(shí)化 ， 硬件平臺(tái)通用 化等技術(shù)。下面分別介紹一下硬件和軟件平臺(tái)。 傳感器及其調(diào)理電路 只有那些數(shù)值大小合適的電壓信號(hào)可以直接進(jìn)入虛擬儀器平臺(tái)外，大多數(shù)被測(cè)信號(hào)要經(jīng)由傳感器及其調(diào)理電路才能進(jìn)入虛擬儀器系統(tǒng)，也可以說虛擬儀器的輸入信號(hào)大多數(shù)來自傳感器及其調(diào)理電路。 分辨率也是表示輸入 /輸出關(guān)系特性的指標(biāo)之一。 傳感器 傳感器完成信號(hào)的獲得，它將被測(cè)參量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的可用輸出信號(hào)。振動(dòng)數(shù)據(jù)的采集是錠子振動(dòng)特性分析與故障診斷的第一步。 由 于錠子本身和卷裝都存在高速回轉(zhuǎn)時(shí)引起劇烈的振動(dòng)、沖擊和噪聲，并使其功率及磨損大大增加，最后導(dǎo)致錠子的壽命迅速下降。在自激振動(dòng)的情況下，錠子振動(dòng)的振幅較僅有強(qiáng)迫振動(dòng)時(shí)為大。 產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)的速度大約 8000轉(zhuǎn)／分左右，在高速時(shí)進(jìn)動(dòng)的方向與錠子旋轉(zhuǎn)的方向相同，在低速時(shí)進(jìn)動(dòng)的方向與錠速旋轉(zhuǎn)的方向相反，自激振動(dòng)是研究錠子振動(dòng)的主要對(duì)象。 1錠桿 2上支承 3錠腳 4彈性圈 5中心套管 6卷簧 7錠底 8隔離圈 圖 11 錠子 武漢科技學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 錠子高速回轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)縱向振動(dòng)和橫向振動(dòng)，縱向振動(dòng)是指錠子和筒管的上下竄動(dòng)，而橫向振動(dòng)表現(xiàn)為錠子的擺頭。 的錐形，錠尖有一很小的圓球面，使其承受軸向載荷時(shí)減少磨損。 隨著錠速的不斷提高，錠子結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn)，由平面軸承的舊式錠子逐步發(fā)展到滾柱軸承剛性支承的普通錠子，而當(dāng)前廣泛采用的是彈性支承高速錠子。 Dl200型高速錠子，就是針對(duì)上述錠子的缺陷而設(shè)計(jì)的新型錠子，即分離式彈性支承錠子，由于它上下支承分離，且上支承壓配于錠腳內(nèi)，就減小了受外力干擾而產(chǎn)生的浮 動(dòng)。錠子的作用是卷繞成形，即將紡成的細(xì)紗按一定的成形要求卷繞在筒管上，便于運(yùn)輸儲(chǔ)藏和加工。虛擬儀器主要應(yīng)用于自動(dòng)測(cè)試、過程控制、儀器設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域，其基本思想就是在測(cè)試系統(tǒng) 或儀器設(shè)計(jì)中盡可能地用軟件代替硬件，即 “ 軟件就是儀器 ” 。 7 翻譯外文資料。 四、研究手段與方法 對(duì)于錠子振動(dòng)的測(cè)試，采用的是先進(jìn)的虛擬儀器技術(shù)。錠子高速回轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)縱向振動(dòng)和橫向振動(dòng)，縱向振動(dòng)是指錠子和筒管的上下竄動(dòng)，而橫向振動(dòng)表現(xiàn)為錠子的擺頭。從儀器與計(jì)算機(jī)采用的總線連接方式的不同，可分為內(nèi)插卡式和外接機(jī)箱式兩大類。 采用 VC編程，雖然可以利用其強(qiáng)大的圖形功能創(chuàng)建可視化的虛擬儀器前面板，使用先進(jìn)的 DLL 和 ActiveX 實(shí)現(xiàn)軟件的模塊化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了軟件的維護(hù)性和擴(kuò)展性，也提高了開發(fā)效率，但用其編程，程序既冗長(zhǎng)又復(fù)雜．可讀性和可維護(hù)性較差．這對(duì)于提高設(shè)備監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性和有效性、故障診 斷的可靠性和準(zhǔn)確性是非常不利的。反映改進(jìn)優(yōu)劣的考核指標(biāo)是：（ 1）運(yùn)轉(zhuǎn)速度，國內(nèi)最高達(dá) 22021轉(zhuǎn)／分左右。 二、錠子及其振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r 隨著紡織技術(shù)的發(fā)展，各種新型的紡紗方法不斷出現(xiàn)，但傳統(tǒng)的環(huán)錠紡紗方法在紡織生產(chǎn)中仍然占有很重要的地位。整個(gè)設(shè)計(jì)過程的任務(wù)和要求具體如下： 選擇合適的傳感器，了解傳感器的有關(guān)性能，掌握其測(cè)試原理。傳統(tǒng)儀器的功能是通過硬件電路或固化軟件實(shí)現(xiàn)的，而且由儀器生產(chǎn)廠家給定， 其功能和規(guī)模一般都 是固定的，用戶無法隨意改變其結(jié)構(gòu)和功能。 以往的錠子機(jī)電測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試采用傳統(tǒng)儀器示波器。 如果時(shí)間和條件允許的情況下，進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)操作。為了研究和掌握錠子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇合適的結(jié)構(gòu)參數(shù)和支承條件，控制其運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，以達(dá)到高速，低噪音，低功率及壽命長(zhǎng)的目的，有必要借助各種新的測(cè)試手段來研究其振動(dòng)規(guī)律，以改善錠子的振動(dòng)特性。 制造、 錠子的改進(jìn)方向主要是提高其承載能力和減小振動(dòng)。另外，傳統(tǒng)儀器的價(jià)格昂貴，技術(shù)更新慢，開發(fā)費(fèi)用高。目前，虛擬儀器的類型主要取決于儀器所采用的接口總線類型。 三、研究?jī)?nèi)容 本課題是在傳統(tǒng)錠子振動(dòng)測(cè)試的 基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的，是設(shè)計(jì)測(cè)量高速回轉(zhuǎn)錠子軸心的軌跡的振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。本課題在傳統(tǒng)錠子振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的基礎(chǔ)上采用先進(jìn)的虛擬儀器技術(shù)，打破了以往只能在實(shí)驗(yàn)室里才能完成的實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了脫離實(shí)驗(yàn)室的研究目的。 6 完成整個(gè)設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 本課題采用先進(jìn)的虛擬儀器技術(shù)，在虛擬儀器原理的基礎(chǔ)上，分析測(cè)試高速回轉(zhuǎn)的細(xì)紗錠子的振幅和軸心的軌跡。 data acquisition 武漢科技學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 1 概述 紡紗錠子的發(fā)展概況 在紡織工業(yè)中，錠子是紡紗工業(yè)的象征，通常以擁有的細(xì)紗錠子數(shù)量來衡量紡紗廠的設(shè)備規(guī)模。因此，有必要對(duì)錠子進(jìn)行新的研究與開發(fā)，改進(jìn)錠子結(jié)構(gòu)和制造工藝，提高紡紗質(zhì)量與產(chǎn)量。(3)嗓音，整機(jī)噪音的國際標(biāo)準(zhǔn)又 85分貝，單錠空錠噪音，當(dāng)錠速為 16000轉(zhuǎn)／分時(shí)，在距離測(cè)頭 1米測(cè)定約在 70分貝左右。錠桿底部做成 60176。錠鉤是由一個(gè)鐵鉤和鐵板組成的，其作用是防止高速運(yùn)轉(zhuǎn)的錠子上跳，并可防止拔管時(shí)將錠桿拔出錠腳。強(qiáng)迫振動(dòng)頻率就是錠子的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，自激振動(dòng)就是繞錠子旋轉(zhuǎn)中心軸線的兜圈子運(yùn)動(dòng)稱為進(jìn)動(dòng)。當(dāng) K 不是整數(shù)倍時(shí)，錠端的軌跡并不封閉。錠子的外部持性固然很重要，但這是在一種特定的條件下振程值才能改善，如果不掌握內(nèi)在特性，錠子在使用上將受到限制，如在臨界轉(zhuǎn)速附近工作，錠桿太細(xì)等，即使外部特性掌握得很好，也將使振程值增加。為了方便、有效地對(duì)錠子的振動(dòng)特性進(jìn)行測(cè)試、分析，并給出一個(gè)符 合實(shí)際的評(píng)價(jià)，錠子測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能： 1. 數(shù)據(jù)采集與存貯。對(duì)信號(hào)在時(shí)域或頻域采用不同 的分辨率和放大倍數(shù)進(jìn)行顯示。 輸入 /輸出特性 1） 靈敏度（ S） 靈敏度表示傳感器在穩(wěn)定工作時(shí)輸出增量對(duì)輸入增量的比值，即 S=△ Y/△ X （ 22） S用輸出、輸入量的實(shí)際單位表示（如 mV/mm） 。 可靠性 可靠性表示對(duì)于規(guī)定條件，在 規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成所要求功能的能力。 虛擬儀器平臺(tái) 虛擬儀器平臺(tái)包括硬件和軟件平臺(tái)。 采用 VC 編程，雖然可以利用其強(qiáng) 大的圖形功能創(chuàng)建可視化的虛擬儀器前面板，使用先進(jìn)的 DLL 和 ActiveX 實(shí)現(xiàn)軟件的模塊化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了軟件的維護(hù)性和擴(kuò)展性，也提高了開發(fā)效率，但用其編程，程序既冗長(zhǎng)又復(fù)雜．可讀性和可維護(hù)性較差．這對(duì)于提高設(shè)備監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性和有效性、故障診斷的可靠性和準(zhǔn)確性是非常不利的。從儀器與計(jì)算機(jī)采用的總線連接方式的不 同，可分為內(nèi)插卡式和外接機(jī)箱式兩大類。 數(shù)據(jù)采集卡 被測(cè)信號(hào)的實(shí)時(shí)采集，要使用數(shù)據(jù)采集卡。 3） 采樣 /保持器。一般待采集信號(hào)的輸入方式有： ★ 單端輸入：即信號(hào)的其中一個(gè)端子接地。指在單位時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)采集卡對(duì)模擬信號(hào)的采集次數(shù)，是數(shù)據(jù)采集卡的重要技術(shù)指標(biāo)。分辨率一般以 A/D 轉(zhuǎn)換器輸出的二進(jìn)制數(shù)或 BCD 碼位數(shù)表示。指相當(dāng)于數(shù)字量標(biāo)稱值 2b 的模擬輸出量。升降臺(tái)由蝸輪蝸桿，齒輪圓柱導(dǎo)桿來實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的上下移動(dòng)。硬件方面的設(shè)計(jì)是傳感器和數(shù)據(jù)采集卡的選擇。如果用接觸式測(cè)振儀，則由于傳感器與振動(dòng)體直接接觸，就會(huì)影響到錠桿的正常運(yùn)動(dòng)，從而使測(cè)定結(jié)果失真。前置器中高頻振蕩電流通過延伸電纜流入探頭線圈，在探頭頭部的線圈中產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)。 15V 雙向比例電壓 － 8V～＋ 8V 177。由于渦流是電磁感應(yīng)產(chǎn)生的，在檢測(cè)時(shí)，不必要求在線圈和試件之間充填滿合劑，從而容易 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢驗(yàn)。在徑向軸承附近安裝傳感器時(shí)（如圖 b），傳感器中心線與軸承座表面的距離應(yīng)大于三倍傳感頭直徑，同時(shí)避免把傳感器安裝 武漢科技學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 在不顯示任何振動(dòng)的結(jié)點(diǎn)上（如圖 c）。程控增益可選擇 8（ PGA203）或 100、 1000（ PGA202）倍， A/D 轉(zhuǎn)換器輸入信號(hào)范圍 :177。 PCI 提供的數(shù)據(jù)和地址奇偶校驗(yàn)功能，保證了數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。 1LIB ★ 建立時(shí)間： 10μ S(%精度 ) ★ 輸出阻抗： 5. 開關(guān)量輸入輸出部分 ★ 16路數(shù)字量輸入、 16路數(shù)字量輸出分別經(jīng)過兩個(gè) 20腳扁平電纜插座 XSXS3 引出。虛擬儀器技術(shù)簡(jiǎn)單，易學(xué)易用，靈活，方便，能夠滿足錠子振動(dòng)測(cè)試的要求。 圖 38 數(shù)據(jù)保存程序框圖 波形運(yùn)算 武漢科技學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 波形運(yùn)算前面板 A B C 圖 39 波形運(yùn)算程序框圖 圖 310 波形運(yùn)算前面板 波形運(yùn)算模塊在顯示前，可以對(duì)兩個(gè)波形進(jìn)行加、減與乘的運(yùn)算。 通道選擇中，參照前面的通道選擇程序，知： 00 、 01 、 11 分別代表 A 通道、 B 通道， AB 混 合。 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備 1臺(tái) 1套 1套 濾波通道選擇模塊 武漢科技學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 1臺(tái) 1套