基于LabVIEW的振动信号测试系统设计
基于LabVIEW的机械振动监测系统设计
- 68 -工 业 技 术0 引言机械振动是现代工业生产中普遍存在的现象，强烈地振动将对设备正常运行造成不利影响，导致构件损耗，大大缩短了机械设备的使用寿命，并且可能会出现更严重的事故，甚至危及工作人员的生命安全[1]。
对机械振动情况的准确监测是保障机械稳定运行的关键手段之一，众多学者针对该领域进行了研究，例如刘会杰等人[2]在该文中设计了用于采集机械运行过程中振动信号的光纤监测系统，对机械运行状态进行实时监控。
陈含蓓等人[3]在文献中阐述了利用服务器、节点以及传感器构建的医疗设备产品振动信号监测系统。
葛学柳等人[4]等设计了基于无线通信的振动筛工况监测系统，采用振动信号分析的方法判断机械工作的状态。
但是目前领域内的研究成果仍然存在很多需要解决的问题，主要包括监测系统提取并分析的振动信号特征较为单一，仅仅包括时域特征或简单的频域特征，无法满足监测的目的；信号分析模块往往对硬件要求高，其成本难以降低。
为了解决上述问题，该文设计开发了1种基于LabVIEW的振动信号分析与监测系统，该系统可以进行多种振动信号的分析计算且硬件成本较低。
1 系统框架设计该系统设计框架如图1所示，包括数据采集、时域分析、频域分析和联合时频分析等4个模块。
时域分析模块可以完成振动信号的自相关及互相关计算；频域分析模块具备倒谱分析、功率谱与傅里叶变换、功率谱密度计算、频谱细化以及希尔伯特变换等功能；联合时频分析模块具备格伯（Gabor）变换特征提取和希尔伯特-黄变换（HHT）等功能。
该文采用了NI 公司的数据采集卡PXI6251进行数据采集，该板卡具备调理信号和采集数据的功能，选择DWQZ-8108型号电涡流式振动传感器作为传感设备，运用LabVIEW 中的DAQ 模块实现数据的获取及存储等功能。
2 振动信号处理与分析振动信号是机械状态监测、故障诊断预测等方面的重要依据。
该文对关键振动特征进行提取，其中时域分析中的自相关和互相关计算较为简单，主要阐述了频域分析和时频分析过程。
基于LabVIEW实现振动信号测试分析
的转换 。数据采 集卡与计算机 的接 口方式直接影响着数 据传输 的速度， 本系统采用 Ｕ Ｂ接 口， Ｓ 数据采集卡硬件结
构如 图 １所示【 。 ２ ｊ
１ ２ 系统 的 软件 平台 ．
用来模拟仪器并实现其测量功能的一种计算机仪器系统 。 虚拟仪器的实质是利用 计算 机显示 器（ Ｒ ） Ｃ Ｔ 的显示功能 来模拟传统仪器的控制面板 ， 以多种形式表达输出检测结 果， 利用计算机强大的软件功能实 现信号数据的运算、 分 析、 处理 ， 使用 ＩＯ设备来实现信号 的采集、 ／ 测量 与调理 ， 从而完成各种测试功能的一种计算 机仪器系统－ 。虚拟 １ ］ 仪器的出现 ， 使得仪 器与个人计算 机容为一体。目前， 我 国高 档 台式 仪 器 ， 数 字 示 波 器 、 谱 分 析 仪等 还 主 要 依 如 频
关键词 ：Ｌ ｂ ＶＩ Ｗ；虚拟仪器 ； 动；信号分析 ａＢ Ｅ 振 中图分类号 ：ＴＰ １ ３１ 文献标识码 ：Ａ
Ｒｅ ｌｚ ｔｏ ｆｔｓ ｎａｙ ｉ ｏ ｉ ｒ ｔｏ ｉｎａ ａ ｅ ｎ Ｌａ ａ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｅ ｔａ ｌ ｓｓｆ ｒ ｖ ｂ ａ ｉ ｎ ｓｇ ｌｂ ｓ ｄ ｏ ｂＶＩ ＥＷ
Ｃｈ ｎ Ｘｉ ｇ ｎ Ｌｉ ｎ ｅ ｎ ｗｅ ｕ Ｙａ
（ ｏｌ ｇ ｆＥｌｃｒ ｍｅ ｈ ｎｅ ｌＩ ｆ ｒ ｔ ｎ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ Ｃ ｌ ｅｏ ｅ ｔｏ ｅ ａ ｉａ ｎ ｏ ｍａｉ ｇ ｎ ｅ ｉｇ，Ｄａｉｎ Ｎａｉｎ ｌｔ ｓＵｎｖ ｒｉｙ，Ｄａｉｎ １ ６ Ｏ ｅ ｏ ｌ ｔ ａｉｉ ｉｅ ｓｔ ａ ｏ ｅ ｌ １ ６ Ｏ） ａ
摘
要： 本文 采用 虚拟仪器的开发方法 ， 于 Ｌ ｂ ＩＷ 开发环 境 ， 系统能够对采集的振动信号进行 Ｆ Ｉ 基 ａＶ Ｅ 该 Ｆ＂ 幅值谱分
基于Labview的振动信号测试系统设计
基于Labview的振动信号测试系统设计谭伟超【摘要】本文基于Labview8.5软件的设计,采用NI公司的PCI-6024采集卡,将虚拟仪器技术应用于振动测试系统设计.设计的功能主要包括采集数据实时显示、信号参数检测、存储及系统分析等功能,该系统可以还可以对振动信号进行在线监测和故障报警.通过设计,能够对数据进行时域显示和频域分析处理.该振动测试系统降低了企业成本,缩短了分析的时间,界面直观,能够广泛应用于振动信号监测.%In this paper,based on Labview 8.5 software,using PCI-6024 data acquisition card of NI company, the application of virtual instrument technology in the design of vibration test system.The design features include the function of real-time data display,signal detection,parameter storage and system analysis,the system can also be on the vibration signal of the on-line monitoring and fault alarm.Through the design of data display,can in time domain and frequency domain analysis processing.The vibration test system can reduce the cost and shorten the analysis time,intuitive interface,and can be widely applied to vibration signal monitoring.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】3页(P6-7,14)【关键词】Labview;信号检测;数据采集;振动测试【作者】谭伟超【作者单位】江门职业技术学院,529000【正文语种】中文美国国家仪器（NI）的虚拟仪器Labview，运用图形化编程和计算机强大的数字处理能力，设计了一种新的振动测试系统。
基于LabVIEW虚拟振动测试分析仪的设计
利 用 LabVIEW 开 发 振 动 测 试 的 虚 拟 仪 器 ，可 以探索虚拟仪器在振动测试中的应用，不仅可以节 省程序开发时间，而且它的模块化编程使程序的扩 展变得很方便， 从而实现振动信号的采集和分析。 软件中的数据采集和各种分析功能均采用模块化
加速度信号
数据采集数字滤波源自加窗振动频率 频谱分析
或结构施加某种激励，测量其受迫振动，以便求得 被测对象的振动力学参量或动态性能， 如固有频 率、阻尼、刚度、频率响应和模态等。 本文讨论的是 进行这一类的测试。
速度的电荷量转变为电压信号并放大后传递到数 据采集卡。 这种传感器需要恒流源激励。 2 振动测试系统软件结构
系统软件结构框图如图 1 所示。
关键词： LABVIEW； 振动测试； 时域分析； 频域分析 中图分类号： TP206 文献标志码： A 文章编号： 1003 － 0794（2010）06 － 0136 － 03
Virtual Vibration Tests Analyzer Design Based on LabVIEW
SUN Yan-yong， LIU Mei-xia， LIU Hai-yang， WANG Zhi-xu (Suqian College, Suqian 223800， China)
第 31 卷第 06 期 2010 年 06 月
煤矿机械 Coal Mine Machinery
Vol.31No.06 Jun. 2010
基于 LabVIEW 虚拟振动测试分析仪的设计 *
孙延永， 刘美侠， 刘海洋， 王智绪 （宿迁学院， 江苏 宿迁 223800）
摘 要： 利用 LabVIEW8.20 设计虚拟振动测试分析仪的软件模块，实现频率连续变化的振动 信号的时域和频域测量。针对复杂信号分析处理，在 LabVIEW 中调用 MATLAB Script 节点，解决了 虚拟仪器中需要进行大量数据运算处理的复杂应用的问题。 设计了消除噪声干扰和趋势项的预处 理模块，减小环境和设备噪声对振动信号的影响。 实验表明该振动分析仪对低高频激振所产生的 振动都有很好的分析效果，操作简单易行，缩短检测周期，为后续工作节省大量时间。
基于LabVIEW的虚拟振动测试分析系统的设计与应用
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｖｉ ｕ ｌｖｂ ａｉｎ ｔｓ ｎ ｎ ｌ ｓ ｙ ｔｍ ｓ ｄ ｓｇ ｅ ｎ ｕ ｌ Ｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ｏ ｏ ｏ ｂ ｉ ｈ ａ ｄ ｒ ｙ ｔ ｍ ｓｒ ｃ ： ｒ ａ ｉｒ ｔ ｅ ｔ ｄ ａ ａｙ ｉ ｓ ｓｅ ｗａ ｅ ｉｎ ｄ ａ ｄ ｂ ｉ ． ｈ ｔ ｏ ｆｈ ｗ ｔ ｕ ｌ ｔ ｅ ｈ ｒ ｗａ ｅ ｓ ｓｅ ｔ ｏ ａ ｓ ｔ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｅ ｉ ｃ ｆ ｎ ｔ ｎ ｆ ｈ ｏ ｔ ａ ｅ ｗ ｒ ｎｒ ｄ ｃ ｄ Ｔ ｅｍｅｈ ｄ ｏ ｏ ｓ ａ ＶＩ ｎ ｈ ｐ ｃｆ ｕ ｃｉ ｓｏ ｅ ｓ ｆ ｒ ｅ ｅ ｉｔｏ ｕ ｅ ． ｈ ｔｏ ｆ ｗ ｔ ｕ ｅＬ ｂ ＥＷ ｏｄ ｓｇ ｈ ａａ ａ ｑ ｉｉ ｏ ｎ － ｉ ｏ ｔ ｗ ｈ ｏ ｔ ｅ ｉｎ ｔ ｅ ｄ ｔ ｃ ｕ ｓｔ ｎ ａ ｄ ａ ｉ ｎ ｙ ｉ ｐ ｏ ｒ ｍ Ｓ ｐ ｏ ｏ ｅ ． ｉ ｒｇ ａ ｄ ｐ ｒ ａ ａ ｅｓ ｗ ｒ ｒｓ ｎ ｅ ． ｈ ｉ ｒ ｔ ｎ ｓｇ ａ ｆａ ｔａ ｏｏ ｈ ｃ ｓ ｉ ｌ ａ ｓｓ ｒ ｇ ａ Ｗａ ｒ ｐ ｓ ｄ Ｍａｎ ｐ ｏ ｍｓ ａ ａ ｉ ｐ ｎ ｌ ｅ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔｄ Ｔ ｅ ｖｂ ａｉ ｉｎ ｌｏ ｃｕ ｌｒ ｔｒ ｗ ｉ ｈ ｗａ ｎ ｒ ｎ ｔｌ ｏ ｏ ｌ ｌ ｉ ｓａ ｉ ｔ ｏ ｄ ｔ ｎ ｗａ ｃ ｕ ｒ ｄ ｂ ｈ ｓｓ ｓｅ ａ ｄ ａ ａｙ ｅ ｙ ｔ ｅ ＨＨＴ ｍｅｈ ｄ ｒ ａｉｅ ｙ Ｌ ｂ Ｉ ｉ ｆ ｍ ｎ ｔｂ ｌ ｙ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ａ ｑ ｉ ｙ ｔ ｉ ｙ ｔｍ ｎ ｌｚ ｄ ｂ ｈ ｉ ｉ ｉ ｅ ｎ ｔｏ ｅ ｚ ｄ ｂ ａ Ｖ ＥＷ ． ｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｌ Ｔ ｅｒｓ ｌ ｓ ｏ ｓ
6.5 基于Labview的振动测量
数据比较程序图
18
5.5 振动测量实例
实验过程
桑塔纳汽车内部结构图和发动机位置 图中红色的为转速表传感夹，银白色的为振动加速度传感器
19
5.5 振动测量实例
实际采样过程现场
20
5.5 振动测量实例
发动机顶盖振动信号和转速信号混合波形
21
5.5 振动测量实例
怠速阶段分析 通过对上图的观察，可以发现试验车辆在50秒时进入稳定
号，由此来获得发动机转速。
电磁脉冲法：采集发动机点火脉冲来测量转速； 汽车尾气噪声测量法：气流速度变化的频率就是发动机气 缸爆发的频率。
3
5.5 振动测量实例
日本小野测试公司数字式发动机转速表
4
5.5 振动测量实例
振动测量法
振动测量法是一种先进的发动机转速测量方法，基于车辆振动理论，
29
5.5 振动测量实例
转速曲线比较图
30
5.5 振动测量实例
其它车体位置数据比较
测量发动机侧面振动信号
31
5.5 振动测量实例
发动机侧面实际转速和理论转速比较
32
5.5 振动测量实例
测量车体侧面振动信号
33
5.5 振动测量实例
车体侧面实际转速和理论转速比较
34
5.5 振动测量实例
测量车顶振动信号
70秒处截取的振动信号波形
70秒处截取的转速信号波形
对转速信号取RMS（均方根值），即有效值来表示发 动机转速值，得到的数据是1170rpm
26
5.5 振动测量实例
70秒处振动信号频谱图
70秒处放大后的频谱图
n 60 ( 2) f 0 i
→ 相应的理论转速为1140rpm
基于labview的振动信号采集的设计
基于labview的振动信号采集的设计南京工程学院本科毕业设计（论文）题目：基于LabVIEW的振动信号采集处理系统设计专业：车辆工程（车辆电子电气）班级：车电气101学号：215100409 学生姓名：龚戌伟指导教师：王书林副教授起迄日期：2014.3～2014.6设计地点：车辆工程实验中心Graduation Design (Thesis)A LabVIEW-based Vibration Data Acquisition andSignal Processing System DesignByGONG XUWEISupervised ByAssoc. Prof. WANG ShulinDepartment of Vehicle EngineeringNanjing Institute of TechnologyJune2014南京工程学院汽车与轨道交通学院毕业设计（论文）摘要仪器的技术、计算机的技术、总线的技术和软件的技术是由虚拟仪器构成并将它们紧密的联系在一起，仪器的极大一部分的功能是依靠计算机数据处理能力，不再需要传统仪器繁琐的结构，形成的一种新的仪器模式。
如今的虚拟仪器技术还存在许多的弱点。
首先，部分检测系统任处于相对比较落后的状态，将各种示波器连接至计算机。
通过一些繁琐的步骤对示波器的波形进行各种调整，有时候还需要同时显示多个波形时，需要连接多个示波器。
其工作不仅复杂，而且控件占用率也比较高。
在企业中，这也大大提高了企业的运营成本，在研究项目的过程中也会出现各种麻烦的步骤。
同时，现有的虚拟仪器技术也是仅仅停留在数据采集、数据分析的单独步骤上，没有将两者很好的结合在一起。
在系统运行的过程中，两者是独立分开工作的，增加了数据分析结果的时间，对应的工作效率也有所降低。
本设计采用了NI PCI-6024E采集卡进行数据采集，运用相关的虚拟技术知识将数据采集到电脑中，再用Labview软件设计的振动信号采集系统对采集卡所传来的数据信号进行存储、调整、显示波形、数据分析等一系列工作。
基于LabVIEW的振动测试
311 原理 所谓振动就是物体或某种状态随着时间往复变
化的现象 。这类现象有的是由其本身固有的原因引 起的 ,有的是外界干扰引起的 。任何机器 、建筑物 、 桥梁 、车辆 、船舶 、飞机 、卫星等 ,都处在各种激励的 作用下 ,不可避免的要发生各种振动 。严重的振动 将对机器仪器及人员带来各种危害[4] 。振动测量一 直是工程技术界十分重视的课题 ,其主要内容包括 二个部分 ,一部分为振动测量 ,它包括各种振动传感 器 ,温度 、压力传感器及其有关测量部分 ,其作用是 拾取表征机器状态的各种信号或参数 ,并使之变成 标准的电压或电流信号 ;另一部分即为动态信号的 数据采集与分析以及机械 、结构动态特性试验 ,测量
会得到飞速发展 。 参 考 文 献:
[1 ] Bishop Robert H. LabVIEW6i 实用教程[M] . 乔瑞萍 ,林欣 ,等译. 电子工业出版社 ,2002.
[2 ] 石博强 ,赵德永 ,李畅 ,等. LabVIEW6. 1 编程技术实用教程[M] . 中国铁道出版社 ,2002.
LabVIEW 是一种图形化的编程语言 。它是一个 仪器系统开发平台 ,具有直观界面 、便于开发 、调试 轻松 、易于学习和掌握的特点 ,并且具有各种仪器驱 动程序和工具库 。它以软件为中心 ,利用计算机强 大的计算 、显示和连接能力 ,在屏幕上组建用户自己 的仪器 、仪表 ,实现“软件就是仪器”的功能 。
[3 ] 黄泉水 ,王国治. 基于 LabVIEW 的虚拟振动信号分析仪设计 [J ] . 华东船舶工业学院学报 ,2004.
[4 ] 陈涛. 虚拟振动测试分析系统的研究[J ] . 万方数据 ,2002. [5 ] 吴国新 ,许宝杰 ,朱春梅. 基于 LabVIEW 的虚拟振动测试系统
基于LabVIEW的虚拟振动测试分析系统(图)
前言在现代工程技术领域,存在着大量的振动问题。
例如，车辆在凹凸不平的路面上行驶所引起的振动;旋转机械由于质量不平衡在运行中的振动等。
在绝大多数场合,振动都是有害的,它将影响设备的正常工作,引起机器构件的加速磨损,甚至导致急剧断裂而破坏。
为了解决工程振动问题,机械振动测试系统随着振动测试技术理论的发展和生产中对测试的需求与日俱增,并有着广泛的应用领域。
但性能优越、成本低廉的测试系统市场很难见到。
尤其在工程现场的振动测试,迫切需要低成本、高精度、高效率,同时方便灵活的测量仪器。
因此,笔者基于振动测试的这种需要,设计了一套以数据采集卡、信号调理电路和各类高精度的传感器为硬件，基于LabVIEW虚拟仪器软件开发平台的振动测试分析系统。
此系统不但节省了硬件成本，而且容易操作，同时大大缩短了整个测试周期。
系统的硬件虚拟振动测试分析系统（如图1所示）分硬件和软件两个部分。
硬件主要由传感器、信号调理器、数据采集卡和计算机构成，并有如下的关系。
图1 系统的硬件构成振动信号量经过传感器转变为模拟量（电压、电流等），再经过信号调理器的放大、隔离、滤波等处理进入数据采集卡完成采样和量化，转变成计算机所能识别的数字量。
然后经计算机进行进一步的处理，以便得到所需的信息。
图1是振动测试系统的硬件结构示意图，在实际的应用中，系统的硬件可根据振动测试要求的不同选择不同的装置。
系统的软件本系统的程序是在LabVIEW 8.20平台上开发的。
在系统的编制过程中采用了结构化和模块化编程的基本思路。
程序主要包括两大模块：数据采集和数据保存模块；数据读取和数据处理分析模块。
在程序的设计过程中，将每个模块做成一个子VI,然后在主程序中调用，这样就可以加强程序的可读性和可维护性。
系统的结构如图2所示。
图2 系统总体结构图1 数据采集模块的设计数据采集提供了整个测试系统的数据来源，是虚拟仪器的基本组成部分。
数据采集模块主要是实现振动信号的拾取及对各种参数的控制，例如对数据采集卡、采集通道的选择，以及采样频率、点数、段数的控制等。
基于LabVIEW的虚拟振动测试分析系统
基于LabVIEW的虚拟振动测试分析系统
王月;孙林
【期刊名称】《今日电子》
【年(卷),期】2009(000)004
【摘要】@@ 前言rn在现代工程技术领域,存在着大量的振动问题.例如,车辆在凹凸不平的路面上行驶所引起的振动;旋转机械由于质量不平衡在运行中的振动等.在绝大多数场合,振动都是有害的,它将影响设备的正常工作,引起机器构件的加速磨损,甚至导致急剧断裂而破坏.为了解决工程振动问题,机械振动测试系统随着振动测试技术理论的发展和生产中对测试的需求与日俱增,并有着广泛的应用领域.但性能优越、成本低廉的测试系统市场很难见到.尤其在工程现场的振动测试,迫切需要低成本、高精度、高效率,同时方便灵活的测量仪器.
【总页数】3页(P70-71,75)
【作者】王月;孙林
【作者单位】中国地质大学机械电子信息学院;中国地质大学机械电子信息学院【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于LabVIEW的虚拟振动测试分析系统 [J], 赵永立;杨建成;张玉红
2.基于LabVIEW的虚拟振动测试分析系统的设计与应用 [J], 唐贵基;马万里;代拓;胡爱军
3.基于LabVIEW的振动虚拟测试系统的设计 [J], 李强;姚红兵
4.基于LabVIEW和PC机声卡的虚拟振动测试系统 [J], 张鲁华
5.基于LabVIEW的虚拟振动测试系统 [J], 吴国新;许宝杰;朱春梅
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基于LabVIEW的振动信号测试分析系统的研究的开题报告
基于LabVIEW的振动信号测试分析系统的研究的开题报告一、选题背景随着机械、电子、航空航天等现代工业的快速发展，振动测试分析成为了科学研究和产品研发过程中必不可少的一项工作。
传统的振动测试方法主要采用模拟仪器测量并手工处理数据，效率低、精度有限、易出错。
而基于LabVIEW平台的振动测试分析系统，可以在保证高精度、高效率的基础上，实现数据自动采集、处理和存储，提高了工作效率。
二、研究目的本研究旨在基于LabVIEW平台，设计并实现一套振动信号测试分析系统，用于振动信号的采集、处理、分析和显示。
三、研究内容（一）系统需求分析1.调查相关应用领域的需求，确定需求功能；2.确定系统硬件环境和操作系统配置；3.设计系统基本框架和模块划分；4.制定系统性能指标和测试标准。
（二）系统设计1.设计系统硬件连接和信号采集模块；2.设计数据采集与处理流程；3.设计分析算法和数据分析模块；4.设计人机交互界面。
（三）系统实现1.完成硬件组装及操作系统的安装配置；2.编写LabVIEW程序，并完成系统整体集成调试；3.进行试验验证，并对系统性能进行评估。
四、论文结构框架第一章绪论阐述选题背景、研究目的、研究范围和意义，分析国内外相关研究进展和现状，介绍研究方法和论文结构框架。
第二章系统需求分析调查相关应用领域的需求，确定需求功能；确定系统硬件环境和操作系统配置；设计系统基本框架和模块划分；制定系统性能指标和测试标准。
第三章系统设计设计系统硬件连接和信号采集模块；设计数据采集与处理流程；设计分析算法和数据分析模块；设计人机交互界面。
第四章系统实现完成硬件组装及操作系统的安装配置；编写LabVIEW程序，并完成系统整体集成调试；进行试验验证，并对系统性能进行评估。
第五章总结与展望总结研究工作，分析工作优缺点及不足，提出完善的建议和展望。
五、研究意义本研究利用LabVIEW平台搭建了一套振动信号测试分析系统，解决了传统振动测试方法存在的问题，对提高振动测试分析的精度和效率具有重要意义。
[电子_电路]基于LABVIEW和三轴加速度传感器的振动信号测量系统设计
![[电子_电路]基于LABVIEW和三轴加速度传感器的振动信号测量系统设计](https://img.taocdn.com/s3/m/289bbe53c850ad02de804156.png)
机电工程学院毕业设计说明书设计题目: 基于LABVIEW和三轴加速度传感器的振动信号测量系统设计目录1. 绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2 研究意义 (1)1.3研究现状 (2)1.3.1 电机检测的研究现状 (2)1.3.2 三轴加速度传感器研究现状 (3)1.3.3基于Lab VIEW 的虚拟仪器研究现状 (3)1.4 存在的问题，我的方案 (4)2. 方案论证 (5)2.1整体设计方案 (5)2.1.1.振动信号采集部分 (5)2.1.2.振动信号处理部分 (6)2.1.3振动信号分析结果输出模块 (6)2.1.4软件部分 (7)2.2方案一 (8)2.3方案二 (9)2.4最终方案的确定 (10)2.5我的研究目标 (11)3.振动检测系统的硬件设计 (11)3.1 三轴加速度传感器部分 (12)3.1.1压电式ICP三轴加速度传感器原理 (12)3.1.2三轴加速度传感器的选型 (15)3.1.3三轴加速度传感器的安装 (13)3.2 IEPE恒流源部分 (14)3.3数据采集部分 (15)3.3.1数据采集卡的选型 (15)3.3.2数据采集卡的安装 (12)3.4 信号处理部分 (17)3.5硬件电路的连接 (17)本章小结 (18)4.振动检测系统软件设计 (20)4.1 NI LABVIEW软件简介 (19)4.2 LABVIEW 图形用户界面设置 (21)4.2.1 主界面设计 (20)4.2.2输出界面设置 (22)4.2.3回放界面设置 (23)4.2.4参数设置界面 (23)4.3 LABVIEW功能模块设计 (24)4.3.1 信号预处理模块 (24)4.3.2 烈度报警模块 (26)4.3.3 谱分析模块 (29)4.3.4 数据存储模块 (30)4.3.5信号数据的回放模块 (32)本章小结 (33)3.振动检测系统仿真测试 (35)5.1 仿真信号生成 (34)5.2仿真分析结果 (35)本章小结 (36)设计总结 (38)致谢 (40)参考文献 (41)附录 (42)基于Lab VIEW和三轴加速度传感器的振动信号测量系统的设计1. 绪论1.1研究背景随着近几十年来我国经济的快速发展，科学技术的进步，为了与生产方式进一步适应，满足大型高速拖动的需求（如拖动大型发电机的形式实验及拖动大型风机、水泵、轧钢机、球磨机等设备的高速运行），大型高速电机在我国也得到了迅速的发展。
基于LabVIEW的-振动自动测试与分析系统
（<）美国 +#-:10 公司 ;8VI,33P M A<! 高速数据采 集器
主要技术指标：最高采样率：<N0X；’ M . 转换精 度：<!9CB
（!）;,2<@ 动态信号调理模块（! 块） 主要技术指标：通道数：Y 通道 M 块（可扩展为 J@
通道）； 程序控制增益、抗混滤波、高通滤波等，自动调
! 软件组成及功能
随同 +#-:10 公司数据采集硬件所带的数据采集 软件 ;8VI*+:; 只有采集功能，无分析功能，其他配套 软件 .’/^(89 与 .+’KIH 虽然使用方便，但不适合开 发个人风格的人机界面，也不适合进行更多数据处理 功能的 开 发，如 倍 频 程 分 析 等，因 此 我 们 选 择 (89R *+:; 作为配套的数据采集与处理软件，以期完成我 们的测试与分析功能要求。
振动与冲击
第 !! 卷第 ! 期
"#$%&’( #) *+,%’-+#& ’&. /0#12
*34 5 !! &35 ! !667
基于LabVIEW的振动信号测试与系统的开发
第５期（总第１７４期）２０１２年１０月机械工程与自动化ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．５Ｏｃｔ．文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０５－００４０－０２基于ＬａｂＶＩＥＷ的振动信号测试与分析系统的开发何政军，王晓龙，庞尔军（华北电力大学机械工程系，河北 保定 ０７１００３）摘要：以图形化编程语言ＬａｂＶＩＥＷ作为开发平台，设计并搭建了虚拟振动测试分析系统，介绍了各功能模块可以实现的功能，配合必要的硬件设备，实现了对简支梁振动信号的采集、处理和分析。
关键词：ＬａｂＶＩＥＷ；振动测试；信号中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ收稿日期：２０１２－０５－１４；修回日期：２０１２－０５－２５作者简介：何政军（１９８８－），男，浙江衢州人，在读硕士研究生，研究方向：数字化设计制造与虚拟仪器。
０ 引言虚拟仪器是由美国国家仪器公司（ＮａｔｉｏｎａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ＮＩ）最早提出的概念，由于其具有开发周期短、可扩展、性价比高等优点，使得虚拟仪器逐渐取代了传统仪器［１］。
本文充分利用虚拟仪器技术、数据采集和信号分析处理技术，搭建了振动测试分析系统。
１ 振动测试分析系统硬件构成振动测试分析系统硬件结构框图如图１所示。
系统硬件由９１０１压电式加速度传感器、ＹＥ５８５２电荷放大器和ＮＩ９２３４数据采集卡及装有ＬａｂＶＩＥＷ软件的计算机组成。
图１ 振动测试分析系统硬件结构框图ＮＩ９２３４采集卡有４个模拟信号输入通道和１个模拟信号输出通道，精度均为２４位，并且其增益可由软件控制，采样速率最高可达５１．２ｋＳ／ｓ，对于双极性信号，输入电压信号范围在±５Ｖ之间。
ＹＥ５８５２电荷放大器增益为０．０１ｍＶ／ｐＣ～１ ０００ｍＶ／ｐＣ，精度为±１％。
９１０１压电式加速度传感器为通用型宽频带传感器，其电荷灵敏度为３０ｐＣ／ｍｓ２，频率范围为０．２ｋＨｚ～１０ｋＨｚ，谐振频率为２７ｋＨｚ，输出电压为±１０Ｖ。
基于labview的高速电主轴振动测试与分析系统设计
高速电主轴 的振 动特 性分析，开发了一套基 于 ｌ ａ ｂ ｖ ｉ ｅ ｗ 的高速电主轴 振动测试 与分 析系统，系统主要 由电涡流传感器、
信号调理卡、数据采集卡及计算机组成 ，用 ｌ ａ ｂ ｖ ｉ ｅ ｗ８ ． ６ 作为虚拟仪器开发平 台，采用信 号处理技术对 高速 电主轴的振动
特性进行了实时分析，系统实现了高速电主轴振动特性的动态实时监测。 关键 词：振动监测；高速 电主轴；ｌ ａ ｂ ｖ ｉ ｅ ｗ；频谱分析
２ 主 轴 振 动 测 试 与 分 析 系 统
Ｌ ａ ｂ ｖ ｉ ｅ ｗ 提供 了几乎所 有 经典 的信 号 处理 函
图 １ 测试与分析系 统组成框 图
数和 大量 现代 的高级 信 号分析 函数 。这 些 函数用
系统 包括 硬件 与 软件 两大 部分 。其 中硬件 部
分 由高速 电主 轴 、 电涡流 位移 传感 器 、信 号 调理
开发 高速 电主轴 振动 测试 与 分析 系 统 ，实现 对 电 主轴 高速 运行 状态 的实 时监 测 。
１ 系统总体结构设计
电主 轴振 动 测试 与分 析 系统 的主 要组 成 部分
如 图 １所示 。
图 ２ 主 轴 振 动 监 测 部 分 试 验
１ ． 光 电传感 器 ；２ ． Ｙ 方 向涡流传 感器 ；３ ． Ｘ方 向涡 流传 感器
第２ 期
机 电技术
ｌ ３
基于 ｌ ａ ｂ ｖ ｉ ｅ ｗ 的高速 电主轴振 动测试 与分析 系统设计
张 瑞 张 云梅
（ １ ． 郑州大学机械 工程 学院，河 南 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ １ ；２ ． 烟 台荏原空调设备有 限公司 ，山东 烟 台 ２ ６ ５ ５ ０ ０ ）
基于LabVIEW的机械振动信号分析系统开发
基于LabVIEW的机械振动信号分析系统开发
随着现代化工业大生产的不断发展，机械设备的结构变得越来越复杂，并且经常运行于高速、重载以及恶劣环境等条件下。
由于各种因素的干扰和影响，会导致机械设备发生故障，轻则降低生产质量或导致停产，重则会造成严重的
甚至是灾难性的事故。
为此，为尽最大可能地避免事故的发生，机械设备状态
监测与故障诊断技术近年来得到了极为广泛的重视，其应用所达到的深入程度
十分令人鼓舞。
目前，机械设备状态监测与故障诊断已经基本上形成了一门既
有理论基础、又有实际应用背景的交叉性学科。
在实际应用中，故障与征兆之间往往并不存在简单的一一对应关系，一种故障可能对应着多种征兆，反之一种征兆也可能是由于多种故障所致。
因此，通常必须要借助信号处理等手段从采集的原始数据中加工出特征信息，提取特
征量，从而保证有效、准确地进行故障诊断，也就是说，信号处理与故障诊断
有着极为密切的联系，信号特征提取是故障诊断中必不可少的一个重要环节[1]。
故障诊断技术的各种理论研究和方法探讨最终都必须落实到具体诊断装置的研制上。
而传统的测控仪器以硬件为关键，其开发与维护的费用高、技术
更新周期长、价格高、仪器功能柔性差、不易与其他设备连接等特点，越来越
不能满足科技进步的要求。
虚拟仪器的出现改变了这样的局面，它充分利用了
计算机技术来实现和扩展传统测试系统与仪器的功能。
NI公司的本文基于LabVIEW开发一个针对旋转机械故障诊断的振动信
号分析系统，并在成都飞机设计研究所某航空设备监控上获得了应用。
系统设计
根据信号分析系统的设计原则，又考虑到LabVIEW具有笔者开发的信。
基于LabVIEW的震动信号时频域分析系统设计
基于LabVIEW的震动信号时频域分析系统设计以地下爆炸产生的震动信号为研究对象，基于LabVIEW软件，主要设计软件模块完成信号时域、频域、时频域分析。
整个软件采用自顶向下集成的模块化编程思路，大大提高了软件的执行效率和可扩展性。
测试表明，该软件系统可以很好的应用于震动信号分析方面。
标签：震动信号；时频域分析；系统设计在实际震动测试试验中，获取的震动信号属于非平稳信号。
直接些信号进行观察分析往往不能满足们的需求，很多信号的特征也不能直观的被显示出来。
因此，对信号进行时频域分析则成了研究的重点课题。
时域分析可以直观的给出信号在时域的特征，频域分析可以给出信号在频域的特征，时频域联合分析可以从图中分析信号时域与频域之间的联系。
这些往往对信号的特征提取分析有着重要的作用。
在地下采集到的震动信号，往往由于传播介质的复杂性，使其含有大量的噪声信号或者和其他不明成分，对后续震源位置定位有着重要的影响。
因此，文章以LabVIEW为软件开发平台，设计时频域分析模块，对震动信号进行相关的分析，为后续的震源定位提供良好的分析条件。
1 软件整体结构设计设计的软件要良好遵从的界面交互性、软件可移植性、开放性等原则。
文章基于LabVIEW开放平台，其具有计算机强大的图形环境，采用可视化的图形编程语言和平台，跟其他编程语言相比，其具有如下优势：（1）虚拟仪器具有良好的扩展性能，能实时根据需要完成软件的扩展。
（2）由于虚拟仪器测控测试技术，其能与硬件很好连接，工程上经常用硬件开发平台，利用虚拟仪器作为上位机完成相应的项目。
（3）虚拟仪器是强大的图形化语言，可以直观方面的供开发人员开发程序。
设计软件从功能划分为时域分析、频域分析、时频域分析。
时域分析又包括滤波功能，频域分析包括FFT功能，时频域分析包括小波去噪功能。
2 软件详细功能设计2.1 时域分析时域分析是主要是根据分析信号的特点，有些特点我们不能直观的看出来，因此时域分析要根据信号时间信息来获得相应的特征[1]。
基于LabVIEW的振动信号采集与分析系统的开发2
科技信息计算机与网络基孑ＬａｂＶＩＥＷ硇振动信号采集与分析系统的开发武汉理工大学能动学院刘鹏郭智威［摘要］振动数据采集与分析作为监测机械工况的一种方式，早已使用于各类机械。
随着计算机技术与信息技术的发展，虚拟仪器越来越广泛的应用于各项工程之中。
本文开发了基于ＬａｂＶＩＥＷ软件的监测机械振动信号采集与分析系统，它能良好地采集振动数据，并进行在线分析和离线分析，具有监测性能高、可移植性等特点，可以应用于工程实践。
［关键词］振动信号故障诊断ＬａｂＶＩＥＷ信号采集０．引言振动信号分析作为故障诊断的一种方法，以其不拆卸机体，不影响设备的正常工作，测量范围广等优点，广泛应用于各类工业和工程之中。
随着计算机技术、信息技术以及虚拟仪器技术的发展，越来越多的人开始通过虚拟仪器对机械的振动信号进行采集与分析【１］。
ＬａｂＶＩＥＷ是美国ＮＩ公司开发的图形开发环境，它在研究、开发、生产、测试工作中得到广泛应用【２］。
本文所设计的就是基于ＬａｂＶＩＥＷ的机械振动信号采集与分析系统。
１．系统设计本文所设计的信号采集分析系统包含振动数据采集和数据分析两个部分。
采集部分包括基本参数的显示和振动信息的存储；分析部分包括时域、统计、时频分析和小波分析。
图形化软件一般包括初始化，悬置，运行，停止等状态。
在本系统中，初始化是在程序启动时，清空相关输人控件和显示控件；悬置是程序等待用户输人相关参数或者点击相关按钮以改变程序状态；运行是程序进入数据采集和分析状态；停止状态时，程序关闭所有子程序。
系统这四种运行状态在本程序中通过状态机实现翻。
２．系统实现２．１采集系统采集程序所要实现的功能主要是在一定的采样频率下采集振动的全部信息，其采样所得的结果必须能够在分析时完全再现采集时的振动情况。
具体的实现过程如下：通过ＤＡＱｍｘ来创建任务，并根据数据采集卡与传感器的连接情况来设置物理通道和虚拟通道；加入相关输入控件，设置系统参量；根据传感器设备设定采样率，以便于后续的频率分析；以ＴＤＭＳ存储大量采样数据；利用ｃａｓｅ循环和按钮来分别表示初始化、悬置和运行这３个状态。
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I 基于LabVIEW的振动信号测试系统设计摘要：虚拟仪器是现代计算机技术同仪器技术深层次结合的全新概念仪器，实质是利用计算机的显示器的显示功能模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出测量结果，利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理，完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。
本次设计利用了基于LabVIEW的虚拟仪器技术设计了一套振动测试系统，下位机采用AT89C52单片机进行数据采样，并通过RS-232串口与上位机通信实现信号数据的传输，上位机软件开发基于LabVIEW平台。
其具有信号采集，波形显示，数据处理，数据保存，信号参数检测等功能，具有操作简单，界面直观，适用性强等特点。
通过设计，能够对数据进行时域显示和频域分析处理。
关键词：虚拟仪器；振动测试；LabVIEW；单片机Vibration Testing System Based on LabVIEW SignalDesignAbstract:Virtual instrumentation is modern computer technology combined with the deep-seated instrument technology new concept instrument , in essence, the use of the computer monitor 's display traditional analog instrument control panel to output measurement results of various forms of expression , the use of powerful computer software functions the operation data for signal analysis and processing is completed for all test functions of a computer system apparatus .The design takes advantage of LabVIEW -based virtual instrument technology designed a vibration test systems, next-bit machine using AT89C52 microcontroller for data sampling , and to achieve data transmission signal via RS-232 serial communication with the PC , PC software development based on LabVIEW platform. Which has a signal acquisition, waveform display , data processing, data storage , signal parameter detection and other functions, with a simple, intuitive interface, applicability, and other characteristics. By design, the data can be displayed in time domain and frequency domain analysis.Keywords: Virtual Instrument, vibration test, LabVIEW, SCM目录第1章绪论 (1)1.1 课题研究的背景和意义 (1)1.3 论文主要设计内容 (1)第2章虚拟仪器和LabVIEW (4)2.1 虚拟仪器 (4)2.1.1 虚拟仪器的概念 (4)2.1.2 虚拟仪器的组成 (4)2.1.3 虚拟仪器的特点及优势 (5)2.2 LabVIEW (6)2.2.1 LabVIEW简介 (6)2.2.2 LabVIEW的基本特点 (6)第3章振动测试分析系统 (8)3.1 振动测试分析系统的组成 (8)3.2 信号测试与分析 (8)3.3 振动测试系统总体设计 (9)第4章硬件设计 (10)4.1 系统总体设计方案 (10)4.2 压电加速度传感器 (10)4.3 电荷放大器 (11)4.4 A/D转换器TLC2543性能介绍 (11)4.5 单片机模块 (13)4.5.1 AT89C52性能介绍 (13)4.5.2 A/D转换电路 (16)4.6 基于AT89C52单片机的串口硬件采集接口电路设计 (17)4.6.1 串口简述 (17)4.6.2 串口硬件采集接口电路设计 (19)4.7 单片机数据采集软件程序设计 (20)第5章LabVIEW软件设计 (21)5.1 LabVIEW软件总体设计方案 (21)5.1.1系统主界面设计 (22)5.2 LabVIEW程序设计 (23)5.3 数据采集模块设计 (23)5.4 信号预处理模块设计 (24)5.5 时域分析模块设计 (24)5.5.1信号的时域统计分析 (24)5.5.2 时域程序框图 (26)5.6 频域分析模块设计 (26)5.6.1 幅值谱和相位谱分析 (27)5.6.2 功率谱分析 (28)5.6.3 频域分析程序框图 (29)第6章系统仿真调试 (30)6.1 仿真系统运行原理 (30)6.2 时域分析模块测试 (30)6.3 频域分析模块测试 (31)6.3.1 幅度与相位谱显示 (31)6.3.2 功率谱显示 (31)总结 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录1 (36)附录2 (37)附录3 (38)第1章绪论1.1 课题研究的背景和意义随着计算机和软件技术的发展，虚拟仪器正在逐渐成为测试领域的发展方向，采用虚拟仪器实现振动测试与分析也成为振动测试的发展趋势。
所谓振动，就是物体或某种状态随着时间往复变化的现象，这类现象有的源于系统内部相互作用，有的是外界干扰引起的。
在现代工程技术领域，存在着大量的振动问题。
例如：电厂中汽轮发电机组及其它辅机设备运行时产生的振动，车辆在凸凹不平的路面上行驶所引起的振动；旋转机械由于质量不平衡在运行中的振动；建筑物受地面和阵风扰动所产生的振动等。
在极大多数场合，振动都是有害的，它将影响设备的正常工作和机械的加工精度，引起机器构件的加速磨损，甚至导致急剧断裂而破坏。
为了解决工程振动问题，出现了一门集数学、力学、电子技术、计算机技术、信息处理、人工智能等多种现代技术于一体的新兴交叉学科——振动测试与分析。
1.3 论文主要设计内容本文从虚拟仪器开发的角度，首先确定系统的总体方案和硬件配置，然后从整体上确定系统的模块组成，在论文的主体部分，分别论述了以AT89C52单片机为核心的数据采集卡及相应硬件设计电路，基于LabVIEW平台下开发一个完整的虚拟振动测试系统，对软件的各个模块进行具体设计与实现，对开发过程中普遍存在的问题做了一定的探讨与论述。
为了实现振动测试分析系统的开发，全文主要内容如下：1、振动虚拟仪器的应用研究虚拟仪器是最近发展起来的一门崭新的学科，是仪器产业发展的一个重要方向。
本文从虚拟仪器的基本概念出发，分别介绍组成、功能及特点以及与传统仪器相比所具备的优点等几个方面。
虚拟仪器用软件编程替代传统测量仪器的硬件电路，因此成本大大降低，介绍了用于虚拟仪器开发的集成软件包LabVIEW并重点介绍了LabVIEW在信号处理与分析方面的优势。
2、振动测试与分析应用开发了解了虚拟仪器的概念和优势后，便开始了振动测试分析应用系统的开发。
重点介绍了以AT89C52单片机为核心的串口通讯的数据采集模块的硬件设计。
3、虚拟振动测试分析系统的软件设计确定了系统的硬件平台之后，就开始了应用软件系统的开发。
通过比较多种虚拟仪器开发平台，选定了以图形化编程软件LabVIEW。
然后便通过编程，将振动测试的理论算法转换成为LabVIEW的框图程序。
应用软件的主要功能包括:(1)数据采集:LabVIEW与单片机串口的软件设计。
(2)文件管理:存储和读取振动信号以及采样参数数据。
(3)信号预处理:包括数字滤波(低通、高通、带通、带阻)和加窗(可选用多种窗函数，如矩形窗、哈宁窗、海明窗等)。
(4)时域分析:对信号统计特征的计算(峰值、均值、方差、均方根值等)。
(5)频域分析:对采集得到的数据作频谱分析包括FFT分析、功率谱分析。
第2章虚拟仪器和LabVIEW2.1 虚拟仪器2.1.1 虚拟仪器的概念虚拟仪器(Virtual Instrument ,VI)的概念是由美国国家仪器公司(NI)最先提出的。
所谓虚拟仪器是基于计算机的软硬件测试平台，它可代替传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等；可集成于自动控制、工业控制系统之中；可自由构建成专有仪器系统。
虚拟仪器是智能仪器之后的新一代测量仪器。
虚拟仪器的核心技术思想就是“软件即是仪器”。
该技术把仪器分为计算机、仪器硬件和应用软件三部分。
虚拟仪器以通用计算机和配备标准数字接口的测量仪器(包括GPIB, RS-232 等传统仪器以及新型的VXI 模块化仪器)为基础，将仪器硬件连接到各种计算机平台上，直接利用计算机丰富的软硬件资源，将计算机硬件(处理器、存储器、显示器)和测量仪器(频率计、示波器、信号源)等硬件资源与计算机软件资源(包括数据的处理、控制、分析和表达、过程通讯以及图形用户界面)有机的结合起来。
如图2-1反映了常见的虚拟仪器方案。
图2-1 虚拟仪器方案2.1.2 虚拟仪器的组成虚拟仪器由软件和硬件两部分组成，突破了传统电子仪器以硬件为主体的模式用具有测试软件的计算机实现传统电子仪器的功能。
虚拟仪器的硬件是计算机和为其配置的各种传感器互感器信号调理器数据采集器等计算机及其配置的电子测量仪器硬件模块组成了虚拟仪器测试硬件平台的基础。
软件是虚拟仪器的灵魂。
NI 公司在提出虚拟仪器概念时用“软件就是仪器（Software is Instrument ）”的口号来表达虚拟仪器的特征，强调了软件在虚拟仪器中极为重要的位置。
虚拟仪器的软件包括：虚拟仪器的前面板、信号采集模块、信号处理模块和数据存储模块等。
因此测量信号是在软件的控制下，经由电子测量硬件平台的采集，再经电子计算机的处理，得到最终的测试结果，并以数据、曲线、图形等显示在电子计算机的终端显示屏上。
2.1.3 虚拟仪器的特点及优势虚拟仪器是基于计算机的功能化硬件模块和计算机软件构成的电子测试仪器，而软件是虚拟仪器的核心。