【正文】 務(wù)器的計(jì)算機(jī)，所以調(diào)試只采集了服務(wù)器端的數(shù)據(jù)見(jiàn)下圖51掃頻儀和圖52服務(wù)器振動(dòng)測(cè)試前面板。同時(shí)在另一臺(tái)電腦上啟動(dòng)客戶端程序，在客戶端的程序面板“數(shù)據(jù)傳輸?shù)刂贰敝刑顚懛?wù)器所在的計(jì)算機(jī)的IP地址，即可讀出被測(cè)信號(hào)的加速度、速度、和位移量以及頻率值。（2）在服務(wù)器端的計(jì)算機(jī)上啟動(dòng)掃頻儀和振動(dòng)測(cè)試服務(wù)器程序后將采集被測(cè)加速度信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。圖48 消除趨勢(shì)項(xiàng)程序圖第五章遠(yuǎn)程振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)調(diào)試部分( 1 ) 由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，沒(méi)有激振器，所以只能完成短時(shí)間的信號(hào)采集，首先，將壓電傳感器與電荷放大器相連，調(diào)節(jié)輸出電壓同時(shí)調(diào)節(jié)相應(yīng)的靈敏度，將電荷放大器的輸出端與DAQ數(shù)據(jù)采集卡設(shè)置的通道ai0+，ai0相連。這也是目前比較常用的方法。本系統(tǒng)構(gòu)造一個(gè)Detrend VI消除趨勢(shì)項(xiàng)。（8） Stop按鈕又來(lái)保持當(dāng)前采樣數(shù)據(jù)，便于記錄。（6） 頻譜單位轉(zhuǎn)換VI將自功率譜轉(zhuǎn)換為需要的格式。（4） 傳輸?shù)募铀俣刃盘?hào)需要采用漢丁窗對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理。（3） 在積分過(guò)程中，由于某些因素引起的隨時(shí)間變化的長(zhǎng)周期的系統(tǒng)誤差。程序執(zhí)行主要步驟：（1） 程序調(diào)用“讀取DataSocket”函數(shù)從一個(gè)URL制定服務(wù)器的位置讀取數(shù)據(jù)。圖振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)客戶端程序前面板圖46構(gòu)建振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)客戶端程序前面板圖47 振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)客戶端程序框圖按圖47構(gòu)建振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)客戶端程序框圖。時(shí)域信號(hào)圖在圖例上設(shè)置不同的顏色分別顯示加速度、速度和位移。按圖46構(gòu)建振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)客戶端程序前面板。頻譜分析過(guò)程當(dāng)中，首先要進(jìn)行加窗處理，為了減小或抑制頻率泄露，通過(guò)自功率譜VI用傅里葉變換得到自功率譜，再通過(guò)頻率單位轉(zhuǎn)換VI將自功率譜格式進(jìn)行變換，最后通過(guò)功率及頻譜估值VI計(jì)算出自功率譜中的頻率峰值。 m。服務(wù)器用DataSocket Write VI通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布數(shù)據(jù)，首先通過(guò)客戶端前面板正確的填寫dstp:/，通過(guò)DataSocket Read VI從網(wǎng)絡(luò)上接收數(shù)據(jù)，利用索引數(shù)組函數(shù)把加速度信號(hào)和采樣率分別索引出來(lái)。數(shù)據(jù)傳輸?shù)刂穌stp://localhost/wave是本地服務(wù)器的地址，data是本地服務(wù)器DataSocket Write VI寫入DataSocket Server的采樣率和處理后的加速度信號(hào)的數(shù)據(jù)，當(dāng)客戶端的DataSocket Read VI的數(shù)據(jù)傳輸?shù)刂窞閐stp:/，它等同于數(shù)據(jù)傳輸?shù)刂分械膌ocalhost，服務(wù)器進(jìn)行頻率分析和測(cè)試數(shù)據(jù)存取便于客戶監(jiān)測(cè)和分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程。圖43 振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)服務(wù)器前面板按圖44構(gòu)建振動(dòng)測(cè)試服務(wù)器程序框圖。（8） 通過(guò)頻譜分析得到相應(yīng)的頻率峰值。（6） 通過(guò)DataSocket 網(wǎng)絡(luò)傳輸加速度信號(hào)。（4） 通過(guò)掃頻儀輸出的頻率的二倍為濾波的截止頻率。（2） 數(shù)據(jù)采集助手通過(guò)0通道采集振動(dòng)信號(hào)。按圖43構(gòu)建振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)服務(wù)器程序前面板，并參考圖中的顯示進(jìn)行采樣參數(shù)設(shè)置。服務(wù)器前面板可以顯示加速度時(shí)域信號(hào)波形、幅值頻譜和頻率峰值等信息。通過(guò)自功率譜VI用傅里葉變換得到自功率譜，再通過(guò)頻率單位轉(zhuǎn)換VI將自功率譜格式進(jìn)行變換，最后通過(guò)功率及頻譜估值VI計(jì)算出自功率譜中的頻率峰值。數(shù)字濾波的低通濾波器截止頻率是掃頻儀程序通過(guò)全局變量發(fā)送過(guò)來(lái)的輸出頻率，根據(jù)“奈奎斯特采樣定律”，在對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行離散化時(shí)，采樣頻率f2至少應(yīng)2倍于被分析的信號(hào)的最高頻率f1,即： f2≥2 f1；否則可能出現(xiàn)因采樣頻率不夠高，模擬信號(hào)中的高頻信號(hào)折疊到低頻段，出現(xiàn)虛假頻率成分的現(xiàn)象，在進(jìn)行動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試中測(cè)量?jī)x器必須具有抗混濾波功能，如果不對(duì)振動(dòng)的模擬信號(hào)進(jìn)行低通抗混濾波，高階模態(tài)頻率很可能會(huì)混疊到低頻段，形成虛假的模態(tài)頻率，給模態(tài)參數(shù)識(shí)別帶來(lái)困難.。通過(guò)MAX中Data Neighborhood項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置，可以設(shè)置數(shù)據(jù)輸入的測(cè)試任務(wù)通道，由于電荷放大器將電荷量放大以電壓的形式輸出，所以選擇模擬輸入任務(wù)中的電壓項(xiàng)，并選選擇相應(yīng)的模擬輸入“ai0”通道，這時(shí)雙擊數(shù)據(jù)采集助手，查看任務(wù)通道是否為“ai0”通道。直到發(fā)生錯(cuò)誤或點(diǎn)擊“停止”按鈕。（7） 通過(guò)屬性節(jié)點(diǎn)重新設(shè)置輸出刷新率。（6） 通過(guò)全局變量得到前面板上當(dāng)前頻率設(shè)置值。（4） 將波形數(shù)據(jù)寫到輸出緩沖區(qū)。（3） 調(diào)用DAQmx Timing(Sample Clock)VI設(shè)置輸出時(shí)鐘速度。掃描儀前面板和程序面板如下圖41和圖42：圖41 掃頻儀前面板圖42 掃頻儀程序框圖程序執(zhí)行的主要步驟是：（1） 創(chuàng)建一個(gè)輸出模擬電壓的虛擬通道。掃描間隔是刷新一次輸出頻率的時(shí)間間隔，根據(jù)試驗(yàn)情況在面板上設(shè)置。輸出的振動(dòng)頻率為被測(cè)物體的固有頻率。實(shí)際上只需要采集部分波形就可以完成相應(yīng)的分析。存儲(chǔ)器緩沖器多路開(kāi)關(guān)可編程放大器ADC單元采樣保持I/O及存儲(chǔ)控制邏輯圖34 數(shù)據(jù)采集卡工作原理第四章 振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)在采集連續(xù)波形數(shù)據(jù)輸出過(guò)程中，為了精確測(cè)量它的波形，一般采用信號(hào)最高頻率成分5~10倍的采樣頻率進(jìn)行信號(hào)采集。通常一塊卡可以完成多種功能：模/數(shù)傳喚、數(shù)/模轉(zhuǎn)換、數(shù)字量輸入/輸出以及計(jì)數(shù)器定時(shí)器操作等。信號(hào)經(jīng)多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在軟件設(shè)定的采樣頻率的控制下，巡回采集并由可編程放大器放大，信號(hào)經(jīng)采樣保持和 ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換）單元后被量化成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)存儲(chǔ)單元進(jìn)入微機(jī)的顯示緩沖區(qū)，最后由圖形顯示設(shè)備接口 API 函數(shù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的像素在屏幕上顯示出波形。實(shí)際測(cè)量是輸入信號(hào)通過(guò)BNC接頭從輸入端子進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，同時(shí)用美國(guó)NI公司提供的Measurement Automation軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置便可完成系統(tǒng)軟件與數(shù)據(jù)采集卡之間的通訊。它支持單極性和雙極性模擬信號(hào)輸入，信號(hào)輸入范圍分別為5v～+5v和0～10v。30mmHg，電源：177。量： 。10外形尺寸及重量外形尺寸：60122180(mm)。10V時(shí)，過(guò)載指示燈亮，當(dāng)過(guò)載信號(hào)消失后，指示燈自動(dòng)熄滅。在儀器的最高增益檔輸出噪音電平小于10mV。10V 。6輸出能力輸出電流：0～177。低通濾波器：分為100、1KHz(以下降3dB177。(177。上限截止頻率：100KHz 。% 。3適調(diào)開(kāi)關(guān)適調(diào)量：三位數(shù)。電荷放大器實(shí)物見(jiàn)圖33圖33 DHF4型電荷放大器 技術(shù)指標(biāo)　1輸入量：本儀器的最大不削波輸入信號(hào)為106Pc(pC=1012庫(kù)侖，為電荷單位)　　DHF4型電荷放大器與壓電傳感器相配合，用于測(cè)量機(jī)械振動(dòng)或沖擊壓力的測(cè)量。電荷放大器是一種輸出電壓與輸入電荷量成正比的放大器，它的核心是一個(gè)具有電容負(fù)反饋、且輸入阻抗及高增益的運(yùn)算放大器。s2沖擊極限：5000 mDH107壓電加速度傳感器實(shí)物見(jiàn)圖32圖32 DH107壓電加速度傳感器DH107傳感器性能指標(biāo)：參考靈敏度：它有體積小，重量輕，靈敏度高和頻率范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，在振動(dòng)測(cè)試中應(yīng)用最為普遍。第三章 振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)虛擬振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的硬件主要包括了加速度傳感器、電荷放大器、數(shù)據(jù)采集卡以及通用PC機(jī)。積分模塊進(jìn)行加速度變化率的累加，求得當(dāng)前速度；在進(jìn)行速度變化率的累加，求得當(dāng)前位移。為了減小或抑制頻率泄露，采用了漢寧窗對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理。 正弦信號(hào)由DAQ卡輸出 網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)采集數(shù)字濾波信號(hào)發(fā)生器 加速度信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布 加窗頻譜分析（a） 服務(wù)器端軟件結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)字濾波加窗頻譜分析 加速度信號(hào) 振動(dòng)頻率 消除趨勢(shì)項(xiàng)積分消除趨勢(shì)項(xiàng)積分 速度 位移 （b） 振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖22 振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)數(shù)字濾波部分采用“信號(hào)處理濾波器”函數(shù)子選板的Butterworth濾波器VI，設(shè)置為低通濾波，濾波信號(hào)中的噪音和不需要的頻率成分。如圖（b）為客戶端實(shí)驗(yàn)程序結(jié)構(gòu)。信號(hào)發(fā)生器模塊產(chǎn)生正弦掃頻信號(hào)。（2）振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖22。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行振動(dòng)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以是校園網(wǎng)的一部分，要求它在邏輯上是一種總線型結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)室中任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)出的消息都能被所有的計(jì)算機(jī)收到。用壓電加速度傳感器拾取被測(cè)構(gòu)件的振動(dòng)信號(hào)。第二章 整體方案 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要目的是為用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和設(shè)備監(jiān)控提供便利的系統(tǒng)環(huán)境，依據(jù)DataSocket遠(yuǎn)程測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系，我們需要進(jìn)行以下幾方面的設(shè)計(jì)：振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)。應(yīng)用分布網(wǎng)絡(luò)測(cè)控，可以進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，多點(diǎn)分析處理。應(yīng)用LabVIEW作為虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，為開(kāi)發(fā)高性能的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)提供了極大的便利。于是，網(wǎng)絡(luò)化的虛擬儀器成了虛擬儀器技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。就會(huì)與當(dāng)前序號(hào)P中的值不一致，表明此數(shù)據(jù)包無(wú)效，客戶端不予接收并循環(huán)等待讀取下一個(gè)數(shù)據(jù)包。接收方也建立一個(gè)接收標(biāo)記—序號(hào)P（初值與序號(hào)Q同），由于每個(gè)包都有一個(gè)唯一的序號(hào)，因此接收方每次讀到數(shù)據(jù)包時(shí)，只按序號(hào)P與序號(hào)Q的一致性來(lái)判斷是否接收包并存放到顯示數(shù)組中，之后將序號(hào)P自動(dòng)加1（即預(yù)置為下一個(gè)接收包的序號(hào)）為下次傳送做準(zhǔn)備。為解決這個(gè)問(wèn)題，即要保證客戶端接收數(shù)據(jù)的一致性，可采用上面提出的數(shù)據(jù)屬性方法，把標(biāo)識(shí)號(hào)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)綁定、打包后后再進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布。往往會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：發(fā)送數(shù)據(jù)和接受的數(shù)據(jù)并不同步，并且會(huì)接收到許多的無(wú)用數(shù)據(jù)，如DataSocket測(cè)控服務(wù)器端在采集、分析的同時(shí)，要求客戶端能夠正確、同步地實(shí)時(shí)顯示測(cè)試結(jié)果。這樣在服務(wù)器和客戶端之間傳遞的是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、時(shí)間等內(nèi)容的綁定整體，所有的傳遞信息同時(shí)到達(dá)數(shù)據(jù)接收端，之后再由接收端利用數(shù)據(jù)屬性來(lái)提取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。但經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，會(huì)產(chǎn)生偽數(shù)據(jù)現(xiàn)象。Publisher分別發(fā)布給DataSocket數(shù)據(jù)傳送與接收的一致性問(wèn)題在進(jìn)行信號(hào)的采集時(shí)，采集的各數(shù)據(jù)跟時(shí)間是密切相關(guān)的，因此，時(shí)間信息及其它相關(guān)信息需要和采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)一起進(jìn)行傳遞。另外，DataSocket傳輸數(shù)據(jù)的端口使用3015，此端口已經(jīng)通過(guò)IANA（Internet地址分配機(jī)構(gòu)）注冊(cè)為DSTP協(xié)議專用端口，因此可以在防火墻外部的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行DataSocket服務(wù)器，同時(shí)可保證在防火墻內(nèi)部的計(jì)算機(jī)上安全地運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)布等應(yīng)用程序DataSocket傳輸?shù)臄?shù)據(jù)本身包含很小的頭文件，因此，數(shù)據(jù)傳輸速度快，適合于在網(wǎng)絡(luò)上大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸。利用DataSocketDataSocket服務(wù)器URL數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集VTs控制單元數(shù)據(jù)輸出過(guò)濾數(shù)據(jù)合成采集模塊Cahannel狀態(tài)值屬性值屬性數(shù)據(jù)名稱 (a) DataSocket的數(shù)據(jù)發(fā)布DataSocket服務(wù)器URL數(shù)據(jù)分析處理VTs狀態(tài)Cahannel參數(shù)分析結(jié)果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析控制模塊預(yù)處理屬性值時(shí)間命令 (b) DataSocket的數(shù)據(jù)接收?qǐng)D15 DataSocket的數(shù)據(jù)發(fā)布和數(shù)據(jù)接收程序框圖（a為發(fā)布b為接收）利用DataSocket技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控具有許多優(yōu)越性。Server中接收數(shù)據(jù)，這樣可保證客戶端數(shù)據(jù)與原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一致性。本課題便是采用了后者的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控的。DataSocketWrite函數(shù)自動(dòng)地將用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為在網(wǎng)絡(luò)上傳遞的字節(jié)流，接收數(shù)據(jù)時(shí)用DataSocketWrite。Read14 DS服務(wù)器面板DataSocketServer可連接的客戶數(shù)目和可創(chuàng)建的數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)、設(shè)置用戶權(quán)限、預(yù)定義數(shù)據(jù)項(xiàng)等。DataSocketServerServer的面板如圖14。輸入數(shù)據(jù)的程序找到它才能接收數(shù)據(jù)。Server。其中，DataSocketDataSocketServerDataSocket條目，包括DSLabView開(kāi)發(fā)環(huán)境安裝后就會(huì)在Windows的程序菜單中增加National只有DataSocket（DS）是一項(xiàng)在測(cè)量和自動(dòng)化應(yīng)用中用于共享和發(fā)布實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的技術(shù)?；贑/S模式的DataSocket技術(shù)在基于計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程測(cè)控中，雖然目前已經(jīng)有TCP/IP、DDE等多種用于兩個(gè)應(yīng)用程序之間共享數(shù)據(jù)的技術(shù)，但這些技術(shù)都不是用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（Live另外，客戶端利用虛擬儀器應(yīng)用程序建立與服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)通信，監(jiān)測(cè)和控制服務(wù)器端的作業(yè)，接收來(lái)自服務(wù)器端的作業(yè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理、數(shù)據(jù)處理結(jié)果的存儲(chǔ)與顯示、生成數(shù)據(jù)報(bào)表以及數(shù)據(jù)或波形打印等。其中測(cè)控服務(wù)器作為測(cè)量發(fā)布節(jié)點(diǎn)，主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)發(fā)布以及將采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中的功能。本課題采了C/S模式，其適合數(shù)據(jù)傳送量大的情況，而且具有效率高，數(shù)據(jù)可靠完整、兼容性強(qiáng)等特點(diǎn)。 遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要包括：（1）dstp（DataSocketTransfer Protocol）：DataSocket 的專門通信協(xié)議，可以傳輸各種類型的數(shù)據(jù)，當(dāng)使用這個(gè)協(xié)議時(shí)，VI 與 DataSocke