【正文】 式直觀的看出溫度的變化過(guò)程，在實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖中新數(shù)據(jù)連續(xù)擴(kuò)展在已有數(shù)據(jù)的后面，波形連續(xù)向前推進(jìn)。4．6．1溫度測(cè)試系統(tǒng)的程序流程在進(jìn)行溫度測(cè)試時(shí)，先確定哪個(gè)通道對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行采集，然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試好后開(kāi)始數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)和備份，當(dāng)溫度超過(guò)用戶所設(shè)定的極限值時(shí)，溫度測(cè)試系統(tǒng)會(huì)報(bào)警提示，當(dāng)溫度在允許的范圍內(nèi)時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行濾波分析、波形顯示、波形調(diào)整。4．6 2溫度測(cè)試系統(tǒng)的主控前面板前面板如下圖所示：前面板的左邊為參數(shù)設(shè)置部分，包括溫度上下限設(shè)置和濾波設(shè)置，右邊為波形顯示部分，包括原始溫度波形顯示和調(diào)整后波形顯示以及圖形的局部細(xì)化、放大，還有指標(biāo)值的數(shù)值顯示。4 7 3溫度測(cè)試系統(tǒng)程序框圖的設(shè)計(jì)溫度測(cè)試系統(tǒng)的程序框圖如下：程序框圖中，CASE循環(huán)用來(lái)判斷是否執(zhí)行溫度測(cè)試程序，選擇哪種濾波，判斷是否超限報(bào)警。第五章 測(cè)試系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)基于前面已經(jīng)完成了硬件的選擇、組建和安裝以及軟件的設(shè)計(jì)，為了驗(yàn)證開(kāi)發(fā)的測(cè)試試驗(yàn)軟件的可行性和可靠性，利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的儀器和設(shè)備，即虛擬儀器試驗(yàn)平臺(tái)和國(guó)家自然科學(xué)基金資助的液壓動(dòng)力系統(tǒng)多源診斷信息獲取實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)械工程測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，對(duì)其功能進(jìn)行測(cè)試試驗(yàn)。 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試用的設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試用的設(shè)各為實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的僅器和堤各，即虛擬儀器試驗(yàn)平臺(tái)和國(guó)家自然科學(xué)基金資助的液壓動(dòng)力系統(tǒng)多源診斷信息獲取實(shí)驗(yàn)臺(tái)。5．1 1 PXl虛擬儀器實(shí)驗(yàn)臺(tái)PXI虛擬儀器是一個(gè)用于測(cè)試和自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定平臺(tái)。PXI在穩(wěn)定的、模塊化的CompactPCI的Ettrocard封裝中，實(shí)現(xiàn)了PCI總線的速度和性能與高級(jí)的定時(shí)和同步特性的集成。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，PXI可以幫助用戶縮減整個(gè)系統(tǒng)的成本，提高系統(tǒng)的性能并更加快速地開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。其包括的設(shè)備有：(1)PXI機(jī)箱本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使用的機(jī)箱是NI公司推出的8槽PXl．1050機(jī)箱，其工作溫度為0—50 C，集成式信號(hào)調(diào)理中帶有4個(gè)用于SCXI模塊的插槽。機(jī)箱為系統(tǒng)提供了堅(jiān)固的模塊化封裝結(jié)構(gòu)，具有DC電源和集成式信號(hào)調(diào)理。NIPXI一1050在需多路復(fù)用、濾波、隔離、放大、切換等附加信號(hào)調(diào)理的PXI測(cè)量系統(tǒng)中，NI PXI1050性價(jià)比高，是用戶首選的機(jī)箱之一。對(duì)于需在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)結(jié)合高精度測(cè)量和信號(hào)調(diào)理功能的測(cè)試系統(tǒng)，PXI一1050非常適用。(2)PXl8196零槽控制器PXI機(jī)箱包吉一個(gè)插于機(jī)箱最左端插槽(插槽1)的系統(tǒng)控制器。有標(biāo)準(zhǔn)桌面PC的遠(yuǎn)程控制，包含MicrosoR操作系統(tǒng)(如Windows2000／XP)或?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)(如LabVIEW RT)的高性能嵌入式控制。(3)數(shù)據(jù)采集卡本設(shè)計(jì)中所采用的是NI公司生產(chǎn)的多功能數(shù)據(jù)采集卡，即PXI一6251多功能數(shù)據(jù)采集忙5 l 2液壓動(dòng)力系統(tǒng)多源診斷信息獲取實(shí)驗(yàn)臺(tái)(1)液壓動(dòng)力源液壓動(dòng)力源由動(dòng)力油泵和動(dòng)力執(zhí)行裝置油馬達(dá)組成。動(dòng)力油泵按照系統(tǒng)泵油壓力和流量的要求，分別采用齒輪泵和柱塞泵供油，排量為5ml／r、10ml／r，其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)功率為2 2KW、4 0KW；油馬達(dá)根據(jù)系統(tǒng)原理圖的要求安裝在兩液壓回路的總油路上，采用比例電磁溢流閥給馬達(dá)工作時(shí)模擬加載，蓄能器起到穩(wěn)定系統(tǒng)壓力和降低壓力脈動(dòng)的作用。油路中電磁溢流閥主要起到安全作用．用于限定系統(tǒng)安全壓力、應(yīng)急卸荷、停機(jī)卸荷等；組合傳感器可檢測(cè)到兩油路系統(tǒng)單獨(dú)或同時(shí)工作時(shí)的油液壓力、流量及溫度，(2)電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)用于控制動(dòng)力油泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、液壓系統(tǒng)加載動(dòng)作、馬達(dá)換向和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的變頻操作等。如圖5所示設(shè)有電源開(kāi)關(guān)、啟動(dòng)、停車(chē)操作按鈕、三相電流電壓表、變頻器操作面板等，電氣控制系統(tǒng)經(jīng)多次運(yùn)行安全可靠。實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作原理如下圖：實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用雙回路液壓系統(tǒng)，齒輪泵和柱塞泵可同時(shí)工作，也可單獨(dú)工作。旨在研究液壓動(dòng)力系統(tǒng)不同形式動(dòng)力元件(齒輪泵和柱塞泵)單獨(dú)或同時(shí)工作時(shí)，液壓設(shè)備中機(jī)電液參數(shù)在污鬻且充氣嚴(yán)重的油液中傳播時(shí)的偶合特性、干擾源；研究液壓動(dòng)力系統(tǒng)多源故障信息特征的提取、表達(dá)和融合問(wèn)題：研究液壓動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)約能源、降低污染、故障處理的控制策略。5．2測(cè)試系統(tǒng)試驗(yàn)及結(jié)果分析將虛擬儀器與液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)相連，選擇好工況、測(cè)點(diǎn)，安裝好傳感器，調(diào)試處理好后開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、顯示、保存和分析。本文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)是針對(duì)機(jī)械測(cè)試系統(tǒng)而開(kāi)發(fā)的，具有通用性，可以滿足很多機(jī)械量測(cè)試試驗(yàn)的需求，所以本文選擇具有典型性的位移、壓力、流量信號(hào)進(jìn)行采集和分析處理。本文針對(duì)信息獲取實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓回路在正常工況下進(jìn)行位移、壓力、流量信號(hào)采集，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行波形顯示和分析。做出隨時(shí)間變化的波形曲線，通過(guò)波形顯示和分析結(jié)果，從而驗(yàn)證本開(kāi)發(fā)平臺(tái)數(shù)據(jù)顯示程序的正確性和有效性。5 2．1測(cè)試過(guò)程(1)傳感器安裝選定傳感器位置布置及示意圖如下圖所示。①電阻應(yīng)變式壓力傳感器(BPR．39)；②渦輪流量傳感器(LWZY010732651 103)；③霍爾電壓傳感：h器：(HNV025A)：④霍爾電流傳感器(HNC．50LA)：⑤電渦流位移傳感器I(CWYDO．504)；⑥電渦流位移傳感器2(CWYDO一504)：⑦溫度傳感器(PTl 00)；⑧壓電式壓力傳感器I(CYYD．205，靈敏度：13．76pC／105Pa，靜標(biāo))：⑨壓電式壓力傳感器2(CVYD．205，靈敏度：13．08pC／105Pa，靜標(biāo))；⑩壓電式加速度傳感器(CYYD一113，靈敏度：1．01pC／ms2)。測(cè)量壓力時(shí)，用到的實(shí)驗(yàn)器材包括：YE3817應(yīng)變放大器，BPR．39電阻應(yīng)變式壓力傳感器，電橋盒YE29003，液壓動(dòng)力系統(tǒng)多源診斷信息獲取實(shí)驗(yàn)臺(tái)，NI的PXI虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)。測(cè)量流量時(shí)，用到的實(shí)驗(yàn)器材包括WD型24V穩(wěn)壓電源，LWZY010732651103型渦輪流量傳感器，液壓動(dòng)力系統(tǒng)多源診斷信息獲取實(shí)驗(yàn)臺(tái)，NI的PXI虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)。測(cè)量位移時(shí)，用到的實(shí)驗(yàn)器材包括電渦流位移傳感器(CWYDO．504)，信號(hào)采集A／D轉(zhuǎn)換箱，液壓動(dòng)力系統(tǒng)多源診斷信息獲取實(shí)驗(yàn)臺(tái)，NI的PXI虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)。(2)測(cè)試工況及操作過(guò)程本文測(cè)試工況為齒輪泵2單獨(dú)工作，其單獨(dú)工作系統(tǒng)原理圖如下圖所示：操作過(guò)程：打開(kāi)截止閥7—7．7_4，關(guān)閉截止閥72，電磁溢流閥88．2上電并同時(shí)調(diào)節(jié)使系統(tǒng)壓力達(dá)到4Mpa，啟動(dòng)電機(jī)4并調(diào)節(jié)電機(jī)4變頻器頻率為50HZ工頻；用主油路上的電阻應(yīng)變式壓力傳感器采集系統(tǒng)的壓力信號(hào)，信號(hào)經(jīng)壓力傳感器后通過(guò)電橋盒YE29003，應(yīng)變放大器YE3817；同時(shí)用主油路上流量傳感器(LWZY0107326511031采集管道的流量信號(hào)，流量傳感器外接電阻：250歐，外接電源：24V，流量信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)采集A／D轉(zhuǎn)換箱。用電渦流位移傳感器I(CWYDO一504)采集位移信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)采集A／D轉(zhuǎn)換箱。將這三路信號(hào)位移、壓力、流量接到NI的pXI虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)保存讀取分析。采集時(shí)選擇采樣頻率為2560HZ，采樣點(diǎn)數(shù)1024。5．2 2測(cè)試數(shù)據(jù)顯示及分析(1)壓力測(cè)試數(shù)據(jù)顯示及分析根據(jù)前面所選用的硬件，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試．設(shè)置采樣頻率為2560Hz，每通道采樣點(diǎn)數(shù)為1024，在液壓系統(tǒng)齒輪泵2單獨(dú)工作無(wú)故障運(yùn)行正常情況下，打開(kāi)截IE閥7．774，關(guān)閉截止閥7—2，電磁溢流閥88—2上電并同時(shí)調(diào)節(jié)使系統(tǒng)壓力達(dá)到4Mpa，啟動(dòng)電機(jī)4并調(diào)節(jié)電機(jī)4變頻器頻率為50HZ工頻。測(cè)量系統(tǒng)主油路壓力，可以得到如下的測(cè)量結(jié)果：從壓力原波形圖中可以看出，當(dāng)液壓系統(tǒng)齒輪泵2單獨(dú)工作運(yùn)行『F常時(shí)，其壓力值波動(dòng)范圍報(bào)小。對(duì)其進(jìn)行積分和微分，可阻直觀的看到積分波形以及積分和微分的有效值、峰峰值、均值。從時(shí)域分析的自相關(guān)圖中可以看到，當(dāng)t=0時(shí)，自相關(guān)函數(shù)具有最大值1，因?yàn)榇藭r(shí)諧波脈沖與它的時(shí)移信號(hào)相一致，隨著時(shí)移過(guò)程的繼續(xù)進(jìn)行，由于信號(hào)間重疊部分的逐漸減少，相關(guān)函數(shù)的J下負(fù)峰值逐漸趨向于零。根據(jù)自相關(guān)函數(shù)可以榆測(cè)混淆于隨機(jī)號(hào)中的周期信號(hào)；提取機(jī)器噪聲中的周期信號(hào)；可以定量的確定信號(hào)的總能量及其動(dòng)態(tài)和靜態(tài)分量的組成；比較隨機(jī)振動(dòng)的平均能量和頻率成分；判斷數(shù)據(jù)的類型和估計(jì)數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)精度。從頻域分析的自功率譜圖中可以看出，壓力信號(hào)的譜峰值出現(xiàn)在哪個(gè)頻率值上i能量主要集中在哪個(gè)頻段范圍內(nèi)，從而可以用在判斷機(jī)器以及零部件的運(yùn)行情況，為狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷提供一種有效的方法。(2)流量測(cè)試數(shù)據(jù)顯示及分析同樣是在齒輪泵2單獨(dú)工作的工況下，啟動(dòng)電機(jī)4并調(diào)節(jié)電機(jī)4變頻器頻率為50ttz工頻，測(cè)量主油路中系統(tǒng)流量，可以得到如下的測(cè)量結(jié)果。從流量原波形圖中可以看出，當(dāng)液壓系統(tǒng)齒輪泵2單獨(dú)工作且無(wú)故障運(yùn)行正常時(shí)，其流量接近一個(gè)穩(wěn)定值。對(duì)原波形濾波后進(jìn)行自相關(guān)分析，濾波時(shí)選用Betterworth波器進(jìn)行低通濾波，低通截止頻率為1000HZ。在宴際應(yīng)用中，可以按照不同的測(cè)試要求對(duì)信號(hào)濾波，只讓特定頻段的信號(hào)通過(guò)，抑制無(wú)用的信號(hào)分量輸出；根據(jù)實(shí)際需要選擇截止頻率以分析所需的頻率范圍；濾波類型及濾波器類型同樣可供選擇。從自相關(guān)圖中可以看出，當(dāng)t0時(shí)，自相關(guān)函數(shù)具有最大值1，因?yàn)榇藭r(shí)諧波脈沖與它的時(shí)移信號(hào)相一致。從上面自相關(guān)圖中可以看到其自相關(guān)函數(shù)不收斂，從而可以判斷出原信號(hào)有周期信號(hào)。從頻域中的功率譜圖中可以看出信號(hào)的能量沿頻帶的分布情況，譜峰值所對(duì)應(yīng)的頻率值?？梢栽陬l域把信號(hào)所含的信息更好的提取出來(lái)。在小波分析中，選擇分解層數(shù)為3層其中x表示原始信號(hào)，CA．表示低頻近似分量，CO．表示高頻近似分量。從圖中可以看到通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行小波變換，把信號(hào)空間尺度(頻率)的不同，分為低頻近似部分和高頻細(xì)節(jié)部分，從而實(shí)現(xiàn)各成分在在時(shí)間軸上的位置保持不變以及進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮等。(3)位移測(cè)試數(shù)據(jù)顯示及分析同樣是在齒輪采2單獨(dú)正常無(wú)故障工作的工況下，測(cè)量齒輪泵2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的軸向位移可以得到如下的測(cè)量結(jié)果。從位移的原波形中可以看到位移信號(hào)為一個(gè)周期信號(hào)，這也可以從自相關(guān)圖中判斷出，因?yàn)槠渥韵嚓P(guān)函數(shù)波形不衰減，為同頻率的周期信號(hào)。通過(guò)上面對(duì)壓力、流量、位移信號(hào)的采集和分析，所設(shè)計(jì)的機(jī)械工程測(cè)試系統(tǒng)顯示、分析出來(lái)的信號(hào)波形與液壓系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行工況相符臺(tái)。從而驗(yàn)證了此開(kāi)發(fā)平臺(tái)的有效性．也為進(jìn)一步對(duì)機(jī)器及其零部件的運(yùn)行情況、在線監(jiān)測(cè)、故障診斷提供了一個(gè)直觀便捷的分析平臺(tái)。結(jié) 論本文以虛擬儀器LabVIEW為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，按照機(jī)械工程測(cè)試系統(tǒng)的要求，充分利用已有的標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)資源，開(kāi)發(fā)了便于更新、機(jī)動(dòng)靈活、成本低廉、中文界面的機(jī)械工程測(cè)試系統(tǒng)，提高了測(cè)試的綜合應(yīng)用效率。本文主要從硬件選擇和軟件設(shè)計(jì)兩方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)臺(tái)開(kāi)發(fā)，本論文完成了以下工作：硬件方面。按照機(jī)械工程測(cè)試系統(tǒng)的要求、特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)方式，完成了虛擬儀器數(shù)據(jù)采集卡、試驗(yàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)、傳感器的選擇，確定了信號(hào)源獲取的方式和途徑。軟件方面。從開(kāi)發(fā)效率、人機(jī)界面、可擴(kuò)展性、性價(jià)比、操作的可行性方面考慮，選擇LabVIEW軟件作為開(kāi)發(fā)軟件。技術(shù)方面。以程序編寫(xiě)的系統(tǒng)性、條理性、可擴(kuò)充性、穩(wěn)定性為出發(fā)點(diǎn)，采用模塊化編程。為達(dá)到細(xì)化、平滑波形的目的，采用了最小二乘法編程對(duì)波形進(jìn)行平滑處理。為了充分突出信號(hào)某些方面的特征，加入了小波Mallat分解算法。方法選擇方面。考慮到用戶的要求和便捷性，系統(tǒng)配置的優(yōu)化和資源的充分利用要求，數(shù)據(jù)采集方面，利用NIDAQmx系統(tǒng)結(jié)合LabVIEW軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以節(jié)省大量的系統(tǒng)配置、開(kāi)發(fā)和數(shù)據(jù)記錄時(shí)間；在數(shù)據(jù)管理方面，以數(shù)據(jù)庫(kù)的形式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和訪問(wèn)，提高了數(shù)據(jù)管理功效；數(shù)據(jù)分析處理方面，在一個(gè)機(jī)械量測(cè)試的前面板上，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的原始波形顯示和時(shí)域、頻域分析以及功率譜分析的信號(hào)處理波形、數(shù)值顯示，報(bào)警設(shè)限，方便直觀。應(yīng)用方面。具有較強(qiáng)的使用價(jià)值，相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械工程測(cè)試系統(tǒng)，此系統(tǒng)具有很強(qiáng)的靈活性、可移植性、維護(hù)簡(jiǎn)單、易于升級(jí)、界面友好。并且進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在實(shí)際應(yīng)用中具有可行性。鑒于本課題所涉及的知識(shí)比較廣泛，內(nèi)容比較深，且時(shí)間有限，還有一些工作沒(méi)有涉及以及需要完善。本人認(rèn)為，以下問(wèn)題有待進(jìn)一步研究和深入發(fā)展。系統(tǒng)可以做的更詳細(xì)更具體，針對(duì)某一個(gè)測(cè)試量做深入的研究、探討和擴(kuò)展。本文只是做了測(cè)試這一部分，沒(méi)有涉及控制功能?？梢栽黾涌刂乒δ埽?dāng)測(cè)試量的參數(shù)超標(biāo)，對(duì)系統(tǒng)有損害時(shí)，系統(tǒng)可以發(fā)出相關(guān)命令，能夠中止或改變相應(yīng)操作，實(shí)現(xiàn)測(cè)與控相結(jié)合。增加通信功能、網(wǎng)絡(luò)功能。將該系統(tǒng)移植到網(wǎng)絡(luò)虛擬測(cè)試中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)試。通過(guò)LabVIEW的共享變量，使用戶可以在不同的VI之間、本地不同VI之間或同一個(gè)程序框圖中的不同循環(huán)之間交換數(shù)據(jù)。由于我國(guó)虛擬儀器研究起步相對(duì)較晚，且本人經(jīng)驗(yàn)少，還有很多新功能、新方法需完善。我相信，隨著科學(xué)研究的不斷深入，虛擬儀器將會(huì)在機(jī)械工程測(cè)試領(lǐng)域中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。參 考 文 獻(xiàn)黃惟公， 曾盛綽等．機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)與信號(hào)分析．重慶：重慶大學(xué)出版社，2001．01：15．54張朝暉．檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用．北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2005．1026．29周生國(guó)，李世義等．機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)．．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005李建平．小波分析信息傳輸基礎(chǔ)．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2004樊尚春，周浩敏．信號(hào)與測(cè)試技術(shù)．北京：北京航天大學(xué)出版社，2001．03楊建國(guó)．小波分析及其工程應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005．鄧炎，王磊等．LabVIEW7．1測(cè)試技術(shù)與儀器應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004程學(xué)慶，房曉溪等．LabVIEW圖形化編程與實(shí)例應(yīng)用．北京：中國(guó)鐵道出版社，2005．05戴鵬飛．測(cè)試工程與LabVIEW應(yīng)用．北京：電子工業(yè)出版社，2006陳錫輝，張銀鴻．LabVIEW8．2程序設(shè)計(jì)從入門(mén)到精通．北京：清華大學(xué)出版社．2007．07 張凱，郭棟等．LabVIEW虛擬儀器工程設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)．北京：國(guó)防