【正文】 □ 不及格 論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 評閱教師評閱書 評閱教師評價： 一、論文（設(shè)計）質(zhì)量 論文 （設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計）水平 論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 評閱教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見 教研室（或答辯小組）評價： 一、答辯過程 畢業(yè)論文（設(shè)計）的基本要點和見解的敘述情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 對答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài) □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計）質(zhì)量 論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計）水平 論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 評定成績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名） 年 月 日 教學(xué)系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 基于虛擬儀器 的 風(fēng)扇 故障檢測系統(tǒng) 摘要 風(fēng)扇 故障檢測在風(fēng)扇出廠過程中得到廣泛應(yīng)用， 目前廣泛采用的方法有振動診斷技術(shù)和聲頻診斷技術(shù)，但振動診斷技術(shù)是接觸式測量，需克服測試線線體振動的影響， 設(shè)備結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，速度慢 。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 本文采用基于虛擬儀器的音頻故障診斷系統(tǒng)，構(gòu)建高精度，低成本，功能靈活的故障 診斷系統(tǒng)。 fault diagnosis。在傳感器技術(shù)、測試技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的推動下，虛擬儀器技術(shù)在數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析等方面都成為了領(lǐng)先的開發(fā)平臺。 運行環(huán)境 本設(shè)計以虛擬儀器作為運行環(huán)境。 虛擬儀器簡介 由于微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高度發(fā)展及其在電子測量技術(shù)與儀器上的應(yīng)用，新的測試?yán)碚?、新的測試方法、新的測試領(lǐng)域以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，在 許多方面已經(jīng)突破了傳統(tǒng)儀器的概念，使電子測量儀器的功能和作用發(fā)生了質(zhì)的飛躍。在國外，以 NI 公司、 HP 公司、 Tektronix 公司、 Racal 公司等為代表的著名儀器生產(chǎn)廠家都對虛擬儀器技術(shù)投入了大量的人力物力，研制出了不少優(yōu) 秀的硬件模塊與軟 件產(chǎn)品。 LabVIEW 是一個通用編程系統(tǒng)，它不但能夠完成一般的數(shù)學(xué)運算與邏輯運算和輸入輸出功能，它還帶有專門的用于數(shù)據(jù)采集和儀器控制的庫函數(shù)和開發(fā)工具以及專門的數(shù)學(xué)分析程序包，基本上可以滿足復(fù)雜的工程計算和分析要求。 LabVIEW 簡化了科學(xué)計算、過程監(jiān)控和測試軟件的開發(fā)，已經(jīng)在航空、航天、通信、汽車、半導(dǎo)體、電子、機械等世界范圍領(lǐng)域的眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 第二章 設(shè)計需求分析 系統(tǒng)的功能設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分 .考慮到市場上銷售的數(shù)據(jù)采集卡價格昂貴 ， 本系 統(tǒng)僅對音頻信號進(jìn)行采集處理 .本系統(tǒng)的硬件設(shè)計 采用 PC 機自帶的聲卡作為聲音信號采集設(shè)備 .由 于聲卡采用 DMA（ 直接內(nèi)存讀取 ） 方式傳送數(shù)據(jù) ， 極大地降低了 CPU 占用率 ， 而且其具有 16 位的 A/D 轉(zhuǎn)化精度 ， 比通常 12 位 A/D 卡的精度高 ，對于許 多工 程測量和科學(xué)實驗來說都是足夠高的 ， 其價格 卻比后者便宜得多 ， 完全符合本系統(tǒng)設(shè)計要求 .軟件 設(shè)計部分利用 LabVIEW 軟件自帶的聲音處理模塊 配合其它常用功能模塊完成 . 硬件實現(xiàn) 聲卡一般有 Line In 和 Mic In 兩個信號輸入插孔，聲音傳感器 （ 本文采用通用的麥克風(fēng) ） 信號可通過這兩個插孔連接到聲卡。 ISA 總線向 PCI 總線的過渡，解決了以往聲卡與系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)的瓶頸問題，同時也充分發(fā)揮了DSP 芯片的性能。聲卡的基本工作流程為：輸入時，麥克風(fēng)或線路輸入 （ Line In） 獲取的音頻信號通過 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送到計算機進(jìn)行播放、錄音等各種處理；輸出時，計算機通過總線將數(shù)字化的聲音信號以 PCM（ 脈沖編碼調(diào)制 ） 方式送到 D/A 轉(zhuǎn)換器，變成模擬的音頻信號，進(jìn)而通過功率放大器或線路輸出 （ Line Out） 送到音箱等設(shè)備轉(zhuǎn)換為聲波，人耳偵測到環(huán)境空氣壓力的改變，大腦將其解釋為聲音。位數(shù)越高，采樣精度就越高。 e） 信噪比：以 dB（ Decibel，分貝）計算的信號最大保真輸出與不可避免的電子噪音的比率。 LabVIEW 對聲音采集的設(shè)置默認(rèn)于其所處的操作系統(tǒng)，本文 使用的是最普通的聲卡，對于高級的聲卡采集信號時，要注意關(guān)閉如混響之類的一些特效，避免影響測量結(jié)果的真實性。 2） 數(shù)值斷續(xù) 把采樣信號 xs（ nTs ） 以某個最小數(shù)量單位的 整數(shù)倍來度量 ， 這個過程稱為量化。 圖 信號正常采樣和欠采樣 聲卡的可行性分析 數(shù)據(jù)采集卡的功能是對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，便于對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。它在音頻范圍內(nèi)有很平滑的頻率響應(yīng)，采樣頻率可達(dá) 192KHz，采樣深度可達(dá) 24 位，存儲深度極大，可完全利用計算機自身的內(nèi)存。一個好的 聲卡，其噪聲電平可低于 100dB， 總和諧波失真 THD 低于 %，對于工程測量、教學(xué)實驗等用途而言，其各項指標(biāo)均可以滿足要求。 1） 第 一 個方案是用美國國家儀器（ NI）有限公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)、用LabVIEW 進(jìn)行軟件編程。這個方案的優(yōu)點是充分發(fā)揮聲卡的數(shù)據(jù)采集性能，系統(tǒng)造價低、開發(fā)方便、系統(tǒng)移植能力強；缺點是對低于 20Hz 的信號采集效果不理想，采樣精度不夠高、通道數(shù)量比較少（當(dāng)然，可以通過配置多塊聲卡來解決這個問題） ； LabVIEW 的多線程技術(shù)允許進(jìn)行多線程通信 ， 程序運行開銷小、運行更流暢。器件或程序在邏輯上 被分為多個 “黑箱子 ”，這些黑箱子都有指定的輸入和輸出，只要把各個單元之間的接口定好，各個單元的詳細(xì)設(shè)計就可以獨立進(jìn)行了。而在單塊程序編程中，這樣的部分深埋在整個程序中，不易被其它的程序使用。此外，使用模塊化儀器建立的系統(tǒng)比 傳統(tǒng)的儀器具有更高的靈活性、測量精度、數(shù)據(jù)吞吐量和同步特性。整個程序可以分為：樣本聲音采樣子系統(tǒng)，待檢聲音采樣子系統(tǒng)，聲音 檢測 子系統(tǒng)等等。在保持一定的數(shù)據(jù)采樣率并且用戶緩存確定的情況下，如果存儲過程中，單批量寫入硬盤的數(shù)據(jù)過少，會出現(xiàn)不能及時將數(shù)據(jù)從用戶緩存中讀出，從而導(dǎo)致用戶緩存溢出的錯誤。 圖 前面板設(shè)計 軟件程序 設(shè)計 首先添加順序結(jié)構(gòu)，第一幀用于錄音前的 等待，大約 5 秒鐘，然后進(jìn)入第二幀。 (2)聲音輸入采集子 vi SI 為啟動聲音輸 入 進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，程序見圖 所示。 用一個布爾型控件控制循環(huán)的結(jié)束，亦即錄音結(jié)束。 將提取的基波頻率以文本文件的格式存入文件中。當(dāng)樣本聲音和待檢聲音都被采集并處理后，兩個頻率就被送入檢測模塊。因此，可將采集過程中的波形和參數(shù)顯示出來，即將采集到數(shù)據(jù)中有用的波形和特征參數(shù)在界面上顯示出來。 聲 音 信號是一種典型的非平穩(wěn)信號。 經(jīng)過諧波失真 檢測出 基頻 ， 基頻是復(fù)雜聲 音中最低且 通常情況下最強的頻率 ， 大多數(shù)通常被認(rèn)為是聲音的基礎(chǔ)音調(diào) 。在時域信號處理中復(fù)雜的方程和算法，變換到頻域進(jìn)行解決，求解起來就有可能會變得很方便。 圖 頻譜分析后面板 在程序的條件循環(huán) 過程 中，可通過 布爾控件 選擇功率譜 密度 或幅度譜。所以標(biāo)準(zhǔn)叫法是功率譜密度。自功率譜密度有明確的物理含義：當(dāng) tao＝ 0時， Sxx（ f） 曲線與頻率軸 f所包圍的面積就是信號的平均功率。 3） 子 VI 處于斷開狀態(tài)，或在程序框圖上放置子 VI 后又對該子 VI 的連線板進(jìn)行修改而沒有更新 調(diào)試 VI 在程序調(diào)試中根據(jù)出現(xiàn)的問題，找到以下幾種解決方法 : 1）找出語法錯誤 如果一個 VI 程序存在語法錯誤，則在面板工具條上的運行按鈕將會變成一個折斷的箭頭 ，表示程序不能被執(zhí)行。斷點的顯示對于節(jié)點或者圖框表示為紅框?qū)τ诼?lián)機表示為紅點。在框圖中使用選擇工具或聯(lián)機工具，在聯(lián)機上點擊鼠標(biāo)右鍵，在聯(lián)機的彈出式菜單中選擇“探針”命令同樣可以為該聯(lián)機加上一個探針。 圖 風(fēng)扇運轉(zhuǎn)無故障得到的兩次基波頻率 （ 2） 發(fā)生故障時 得到各聲音波形及聲音基波頻率 風(fēng)扇聲音采集部分得到的采集監(jiān)控波形，如圖 所示。 圖 幅度譜或功率譜密度曲線 快速傅里葉分析得到相頻與幅頻 曲線，如圖 所示 。LabVIEW 雖然為我們提供了功能完善的調(diào)試工具，但仍然存在著許多隱含在程序 內(nèi)部的錯誤無法發(fā)現(xiàn)。按下單步執(zhí)行按鈕，閃爍的節(jié)點被執(zhí)行，下一個將要執(zhí)行的節(jié)點變?yōu)殚W爍，指示它將被執(zhí)行。點擊它，則 LabVIEW彈出錯誤清單窗口，點擊其中任何一個所列出的錯誤，選用 Find 功能，則出錯的對象或端口就會變成高亮。 在實驗過程中，自功率譜向外輸出的信息并不穩(wěn)定，所以不能以“ 隨機信號自身與其他信號在不同時刻的內(nèi)在聯(lián)系 ”來作為是否發(fā)生故障的依據(jù)。像白噪聲就是平行于 w軸，在 w軸上方的一條直線。 圖 配置頻譜測量 利用 “ Scaled Time Domain Window” 節(jié)點進(jìn)行加窗處理，其主要目的是平滑截斷出不連續(xù)的變化并減少泄漏，不同窗處理會帶來不同影響，本設(shè)計共有 “ Hanning” “ Hamming” “ BlackmanHaarris” 等 19 種窗函數(shù)供用戶結(jié)合實際處理信號進(jìn)行選擇。在 LabVIEW 中提供了許多頻域分析的函數(shù)節(jié)點。 在程序運行過程中，分別經(jīng)過短時功率譜分析，諧波失真分析之后，進(jìn)而提取聲音基波頻率，聲音基波頻率顯示在系統(tǒng)前面板，并且將進(jìn)入索引數(shù)組的基波頻率值進(jìn)入系統(tǒng)檢測環(huán)節(jié)。這樣