【正文】 □ 不及格 論文（設計說明書）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（設計）質(zhì)量 論文 （設計）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（設計）任務（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設計）水平 論文（設計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設計說明書）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）及教學系意見 教研室（或答辯小組）評價： 一、答辯過程 畢業(yè)論文（設計）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、理解、表達情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學生答辯過程中的精神狀態(tài) □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設計）質(zhì)量 論文（設計）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（設計）任務（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設計）水平 論文（設計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設計說明書）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 教學系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 基于虛擬儀器 的 風扇 故障檢測系統(tǒng) 摘要 風扇 故障檢測在風扇出廠過程中得到廣泛應用， 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， 設備結(jié)構(gòu) 復雜，速度慢 。 作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 作者簽名： 日 期： 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進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)與儀器上的應用，新的測試理論、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)學分析程序包，基本上可以滿足復雜的工程計算和分析要求。 LabVIEW 簡化了科學計算、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)域得到了廣泛的應用。 第二章 設計需求分析 系統(tǒng)的功能設計包括硬件設計和軟件設計兩部分 .考慮到市場上銷售的數(shù)據(jù)采集卡價格昂貴 ， 本系 統(tǒng)僅對音頻信號進行采集處理 .本系統(tǒng)的硬件設計 采用 PC 機自帶的聲卡作為聲音信號采集設備 .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)設計要求 .軟件 設計部分利用 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 ） 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，進而通過功率放大器或線路輸出 （ Line Out） 送到音箱等設備轉(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 對聲音采集的設置默認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)進行分析。它在音頻范圍內(nèi)有很平滑的頻率響應，采樣頻率可達 192KHz，采樣深度可達 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、教學實驗等用途而言，其各項指標均可以滿足要求。 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，各個單元的詳細設計就可以獨立進行了。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，從而導致用戶緩存溢出的錯誤。 圖 前面板設計 軟件程序 設計 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，然后進入第二幀。 (2)聲音輸入采集子 vi SI 為啟動聲音輸 入 進行參數(shù)設置，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)通常被認為是聲音的基礎(chǔ)音調(diào) 。在時域信號處理中復雜的方程和算法，變換到頻域進行解決，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。所以標準叫法是功率譜密度。自功率譜密度有明確的物理含義：當 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，并且將進入索引數(shù)組的基波頻率值進入系統(tǒng)檢測環(huán)節(jié)。這樣