【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。1/2LSB的量化誤差，這個(gè)誤差是量化過(guò)程不可避免的。（4）精度：精度是指量化誤差和附加誤差之和。A/D轉(zhuǎn)換器除了量化誤差外，還有其他因素造成的誤差，如非線性誤差，我們將這種附加誤差的總和稱為總不可調(diào)誤差，實(shí)際上就是A/D調(diào)整到最精確情況下還存在的附加誤差[15]?？紤]到研制周期、質(zhì)量、可靠性等諸多因素，作者采用了現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集板——臺(tái)灣研華公司的MP04A視頻采集卡。它采用超強(qiáng)Philips 7130芯片。Philips 7130芯片是一個(gè)9 bit ADC,相對(duì)于8 bit ADC BT878芯片來(lái)說(shuō)，不管是圖像質(zhì)量，還是顏色的飽和度方面都強(qiáng)很多。MP04A視頻采集卡畫(huà)質(zhì)清晰、功能完善（硬件具有畫(huà)面縮放功能）、兼容性好、性價(jià)比高，其具有CPU占用率低、多路實(shí)時(shí)顯示等特點(diǎn)。MP04A視頻采集卡是專門(mén)針對(duì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)出的多路視頻PCI總線視頻卡，可采集彩色/黑白信號(hào)。其支持四路實(shí)時(shí)輸入，且各通道同時(shí)工作互不干擾，可穩(wěn)定接收來(lái)自各視頻源的信號(hào)，其最高分辨率可達(dá)到768576。實(shí)體外觀如下圖所示： 數(shù)據(jù)采集卡視頻采集卡的A/D轉(zhuǎn)換工作原理如下圖所示：ADCPGA 通道0 IN+ : : : :PGAADC : : : 通道3 IN+BUFFERCONTRAL 外觸發(fā) 總線 視頻采集卡中A/D轉(zhuǎn)換工作原理MP04A視頻采集卡的接口為1394火線接口，其主要特點(diǎn)有：（1）支持9位的視頻A/D轉(zhuǎn)換。（2）可實(shí)時(shí)采集彩色/黑白視頻信號(hào)。（3）板載采樣保持器。（4）支持軟件字符圖形疊加功能。（5）支持Overlay多路同時(shí)預(yù)覽，CPU占用率極低。（6）硬件完成輸入圖像比例縮放。（7）可采集單場(chǎng)、單幀、間隔幾幀、連續(xù)相鄰幀的圖像。 （8）具有三種觸發(fā)功能。內(nèi)部觸發(fā)，外部觸發(fā)，軟件觸發(fā)。（9）支持實(shí)時(shí)抓圖。（10）支持任意塊視頻數(shù)據(jù)讀取。（11）軟編碼: 可選幀率130幀/秒；提供動(dòng)態(tài)AVI圖像捕獲；可將動(dòng)態(tài)圖像捕獲為JPG或BMP靜態(tài)圖像存盤(pán)。 系統(tǒng)軟件的選擇系統(tǒng)的應(yīng)用軟件是根據(jù)系統(tǒng)的功能要求來(lái)進(jìn)行選擇的，應(yīng)可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。機(jī)床切削力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)軟件的性能要求如下：（1）工作可靠、穩(wěn)定性好。系統(tǒng)在發(fā)生故障或輸入數(shù)據(jù)不合理時(shí)，應(yīng)有較強(qiáng)的抗干擾能力和排除故障的能力，以免系統(tǒng)產(chǎn)生錯(cuò)誤或遭到破壞。（2）具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)錄入功能。即軟件必須能夠?qū)崟r(shí)的反映信號(hào)的變化，以便于操作者作出相應(yīng)的措施。（3）具有濾波功能。在信號(hào)采集過(guò)程中，不可避免的會(huì)有其它干擾信號(hào)，這就使采集的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。因此，必須要求軟件能夠降噪、濾波、去除不需要的成分，最終得到有效的數(shù)據(jù)。（4）數(shù)據(jù)處理功能。將信號(hào)的時(shí)域描述通過(guò)數(shù)學(xué)處理變換為頻域描述的方法稱為頻譜分析，人們通常用的數(shù)學(xué)處理變換是傅里葉變換。對(duì)于數(shù)字信號(hào)，我們一般都采用離散傅里葉變換進(jìn)行頻譜分析，而快速傅里葉轉(zhuǎn)換則是離散傅里葉轉(zhuǎn)換提高運(yùn)算速度的一種快速算法。它對(duì)于計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)頻譜分析起著重大作用。因?yàn)榉治鲂盘?hào)的頻率結(jié)構(gòu)是確定信號(hào)性質(zhì)的最有效途徑，頻域分析正是要研究信號(hào)是由哪些頻率成分組成。這就是軟件具有的數(shù)據(jù)變換功能。（5）圖形、數(shù)據(jù)的輸出。能夠更加直觀的分析數(shù)據(jù)[16]。綜合以上所述，該系統(tǒng)所選用的是現(xiàn)有的Dewetron公司所研發(fā)的DEWEsoft數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)軟件。具體型號(hào)為：DEWESoft6LT1，該軟件的主要性能有：① 簡(jiǎn)單易用，任意測(cè)量值的工程單位可進(jìn)行轉(zhuǎn)換，圖形化友好界面；② 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)可加入事件標(biāo)注，文字注釋及聲音提示；③ 可同時(shí)顯示 12 通道FFT 曲線；④ 光標(biāo)可顯示幅值和頻率；⑤ 可在線計(jì)算最大值、頻率、有效值；⑥ 多種窗函數(shù)可選（漢寧、平頂、海寧、矩形、指數(shù)等）；⑦ 指數(shù)、峰值、線性平均功能；⑧ 同一窗口可顯示多達(dá) 4 條測(cè)試曲線；⑨ 可同時(shí)顯示四個(gè)曲線顯示窗口，每個(gè)窗口可顯示 4 通道測(cè)試曲線；⑩ 鼠標(biāo)拖動(dòng) ZOOM 功能；? 多種數(shù)據(jù)文件輸出格式：EXCEL、FLEXPRO、IDEAS、MATLAB、ME‘Scope、CADAPC；? 可進(jìn)行FFT 分析，譜線數(shù)高達(dá)32K；? 可進(jìn)行傳遞函數(shù)測(cè)試；可方便進(jìn)行錘擊模態(tài)試驗(yàn)；? 軌跡圖；? 可進(jìn)行1/3，1/6，1/12，1/24 倍頻程分析；? 具有示波器功能；? 具有X/Y 記錄儀功能；? 具有圖象信號(hào)處理功能。由數(shù)據(jù)采集軟件DEWESoft6LT1的以上性能可知，其功能完全滿足于機(jī)床切削力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的要求。系統(tǒng)由 9257B 石英壓電式測(cè)力儀、1689B5 連接電纜、帶加法器的5045A分線盒，信號(hào)輸出電纜和DEWETRON 數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)(內(nèi)置12 bit，內(nèi)置8 個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)信號(hào)調(diào)理電荷模塊DAQPCHARGEB，還可以內(nèi)置其它8個(gè)信號(hào)調(diào)理模塊，如電橋模塊、頻率模塊、電壓模塊、溫度模塊等來(lái)完成其需要測(cè)試的項(xiàng)目) 。系統(tǒng)構(gòu)成如下圖所示：DEWETRON 數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)帶加法器的5045A分線盒，信號(hào)輸出電纜1689B5連接電纜9257B測(cè)力儀 系統(tǒng)構(gòu)成圖使用 9257B 型測(cè)力儀，配DEWETRON 的通用型數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，其顯著的特點(diǎn)是該系統(tǒng)不僅可完成切削力的采集分析工作，還可完成其它測(cè)量工作(振動(dòng)、噪聲、轉(zhuǎn)速、溫度、應(yīng)力、應(yīng)變等)，是一個(gè)靈活方便的通用數(shù)據(jù)采集測(cè)量系統(tǒng)。但該系統(tǒng)需要配備計(jì)算機(jī)。由于采用通用型數(shù)據(jù)采集分析軟件，所以不僅可進(jìn)行切削力的采集分析，也可完成各種測(cè)量分析處理工作。（1）介紹了系統(tǒng)的工作原理以及各個(gè)部件的選擇。（2）介紹了信號(hào)的獲取及轉(zhuǎn)換，并分別介紹了壓力傳感器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和原理，以及電荷放大器和數(shù)據(jù)采集板的基本原理。（3）介紹了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析軟件的性能。3數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)分析模塊軟件是該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。要實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的對(duì)切削力信號(hào)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，最終還要落實(shí)到整個(gè)系統(tǒng)的功能以及對(duì)數(shù)據(jù)的分析。在上一節(jié)主要討論了系統(tǒng)的組成及各個(gè)部件的功能，在這章作者將對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)分析模塊進(jìn)行介紹。數(shù)據(jù)采集的核心部分是視頻采集卡，視頻采集卡將采集到的信號(hào)輸入電腦并顯示到監(jiān)控部分。數(shù)據(jù)采集模塊的流程圖如下所示：初始化采集板和參數(shù)設(shè)置基地址、增益、采樣時(shí)間、采樣頻率選擇采集方向獲取零點(diǎn)開(kāi)始采集顯示存儲(chǔ)結(jié)束 數(shù)據(jù)采集流程圖在實(shí)際情況中，若要實(shí)時(shí)監(jiān)控加工過(guò)程中的切削力信號(hào)，就要考慮到應(yīng)在計(jì)算機(jī)屏幕上實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的顯示信號(hào)的波形。由于采集、顯示都需要時(shí)間，當(dāng)頻率過(guò)高時(shí)，數(shù)據(jù)的采集和顯示就不能同步，就無(wú)法實(shí)時(shí)顯示采集信號(hào)的波形?？紤]到這個(gè)問(wèn)題，本文介紹兩種采集方案：一個(gè)是低頻數(shù)據(jù)采集，另一個(gè)是高頻數(shù)據(jù)采集。所以在采集數(shù)據(jù)時(shí)一定要注意頻率問(wèn)題，否則就可能引起失真。低頻數(shù)據(jù)采集是為了實(shí)時(shí)監(jiān)控采集數(shù)據(jù)的波形，使采集數(shù)據(jù)和顯示波形同步，并且不失真。低頻數(shù)據(jù)采集中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)部分直接對(duì)硬件進(jìn)行操作，讀取端口地址并獲得采樣數(shù)據(jù)，監(jiān)控部分負(fù)責(zé)在計(jì)算機(jī)屏幕上實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的反映這一過(guò)程（動(dòng)態(tài)顯示波形）。通過(guò)監(jiān)控部分，用戶可以在采樣前對(duì)采樣進(jìn)行多種設(shè)置（采樣時(shí)間、采樣頻率、采樣幅度等）；采樣中用戶可以隨時(shí)暫停采樣、終止采樣和重新采樣，并且在重新采樣時(shí)給出警告，提醒用戶將所采集的數(shù)據(jù)文件更名。采集來(lái)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式應(yīng)有一定的要求，這是為了方便數(shù)據(jù)處理模塊的分析和處理[17]。當(dāng)頻率過(guò)高時(shí)，數(shù)據(jù)的采集和顯示就不能同步，無(wú)法實(shí)時(shí)采集波形?？紤]到這個(gè)問(wèn)題，就要采集完數(shù)據(jù)再進(jìn)行顯示，雖然無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控