基于虚拟仪器的舰船动力装置振动测量系统开发

同一工 况条件 下 的振 动信 号 进 行 采 集 与分 析 ， 通
过 实验 分析结 果对 比两 种不 同系统 在 同样 的工况
（ ． ｄ ） ， 击完成 。 ｍ ｂ ”单
３ 在 “ Ｄ Ｃ Ｍｉ ｏｏ ｃｅｓ安 装 ” 口中 ， ） Ｏ Ｂ ｃ ｓｆ Ａ ｃｓ ｒ ｔ 窗
条件 下 的分析 结 果 ， 以验 证 舰船 动 力 装 置 振 动测
完成数 据源 的设 置 。
图 ４为 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 振 动 测 量 分 析 系统 采 集 的 ａＶ Ｅ 标 准振 动信号 波 形 ， ５为 两测 量 分 析 系 统对 所 图
３ 试 验 及 试 验 数 据 处 理
利用 Ｌ ＭＳ振 动 噪声 测 量 系统 试 验 验 证 开 发 的舰船 动力 装置 振 动 测 量 分析 系统 的 功 能 、 量 测
范 围 一 ０～１０℃ 。 ４ ２ １ ２ 数据 采集硬 件选 择 ．
激 振频 率作 用下 有可 能产生 的共 振超 过极 限而
损 坏舰 船动力 装 置 的情 况 ； 另一 方 面 尽 管 振 动引 起 的机 械应力 远 低 于材 料 在 静 载荷 下 的强 度 ， 长
选 用美 国 Ｎ 公 司 的可 扩展 Ｕ Ｂ数 据 采集 系 Ｉ Ｓ
期 振动仍 会 产 生疲 劳 损 坏 舰船 动力 装 置 。此 外 ，
舰 船动 力装 置及其 结构 的振 动还会 产生 强烈 的振 动 与 噪声 ， 但影 响舰员 的生 活工 作环境 ， 辐射 不 且 的水下 噪声将 严重 影响 舰船 的隐蔽 性 。针对 舰船 及 其 动力装 置 的振 动 与 噪声 高 性 能 的 技术 要 求 ， 需 要对 其振 动特 性 进行 准 确 测 量 分析 与评 价 ， 以
拟输 入 ， 输入 范 围为 ±５ Ｖ 。选 用 Ｎ 可 扩展 Ｕ Ｂ Ｉ Ｓ
数据 采集 系统 Ｎ Ｄ Ｑ９７ 为数 据采 集 系统 ， Ｉ Ａ －１２作 ｃ 其 内有插槽 可 同时插 入 ８块 Ｃ 系列 采集 卡 ； 用 选 Ｎ ｏ ｐｃ Ａ Ｉ ｍ ａｔ Ｑ机 箱 ， 最 多可 和 ８块 Ｃ系 列 卡 Ｃ Ｄ 其 ＩＯ模 块运 行 ， 箱 中 ｃ系 列 ＩＯ模 块 具 有 自动 ／ 机 ／ 检测 和热 插拔 功 能 ， 单个 机 箱 模 拟 输 人 速度 可 达
卡 、 据采集 系 统和计 算机 组成 。 数
１ １ 传 感器 选择 ．
在航 行 或作 战时会受 到 主机 、 螺旋 桨 、 浪 、 礁 、 海 触 炸 弹或鱼 雷爆 炸等 多种 周期或 非周 期性 的干扰 激 励， 引起 船体 的振 动 。在舰船航 行 中 ， 方 面在某 一
一
选 用 Ｂ ３０ Ｗ１１０振 动 传 感 器 ， 灵 敏 度 为 ５ 其 ０ ｍＶ ｇ测 量频 率 范 围 ０ ５～１ ０ ｚ 工作 温度 ／， ． ０００Ｈ ，
量 分析 系统 的准 确性 Ｊ 。
３ ３ 测 量结 果 的对 比分 析 ．
数据 源名处 填 写 “ ” 新 。单 击 “ 据 库 ” 项 框 中 数 选
的“ 择 （ ） ” 在 “ 择 数 据 库 ” 单 中 选 择 选 Ｓ… ， 选 菜
安装 路径 中 的数 据库 ． ｄ ｍ ｂ文 件 ， 次 单 击 确 定 ， 依
基 于虚 拟 仪 器 的舰 船 动力 装 置 振 动 测 量 系 统 开发
史 胜 东 杨建 国 ， ， 陈 杰 陈 ， 程
（． １船舶振动噪 声重 点实验 室， 武汉 ４ ０６ ２ 武 汉理 工大学 能源与动 力工程 学院， ３ ０４；． 武汉 ４ ０６ ； ３ ０ ３
３ 船 舶 动 力 工程 技 术 交 通 行 业 重 点 实验 室 ， 汉 ４ ０ ６ ） ． 武 ３０ ３
１ ０９
基 于虚拟仪器 的舰船动力装 置振 动测量 系统开发——史 胜东 ， 杨建 国， 陈
杰， 陈
程
置模 块通 过索 引传感 器序 列号 可调 用数据 库 的传 感器 参数 及通 道配 置 ， 立 的传 感参 数 及 通 道 建
配置 数据见 表 １ 。
表 １ 传 感 参 数 及 通 道 配 置 数 据
３． ／ｓ ２ Ｍｂ 。
保 证舰 船动 力装 置 的 安全 可 靠 运 行 ， 因此 开 发舰
船 动力 装置振 动测 量 系统具 有十 分重要 的军事 意
义。
１ 振 动 测 量 系统 硬 件 选择
本 系统 根 据 Ｇ Ｂ４ ５－ ２０ 《 船 设 备 噪 Ｊ ０ ８ ０ ０ 舰 声 、 动测量 方法 》 振 的技 术 要求 进 行 研 制 ， 测量 该
ｋ ｚ选 取 的数 据 采 集 分 析 系 统 与 传 感 器 和采 集 Ｈ， 卡相 匹配 ， 硬 件 主 要 由振 动 传 感 器 、 据采 集 其 数
Ｗｉｄｗ ８ Ｎ ／００ ｘ ｎｏ ｓ ／ Ｔ ２０／ Ｐ简 体 中文 操 作 系统 Ｍｉ ９ —
ｃｏｏ ｒ ｓ ｈ ０ｍＣ ０ ０ ０ ３ ｅ ２ ０ ／２ ０
据源 （ Ｄ Ｃ ” Ｏ Ｂ ） 打开数 据源 管理 器界 面 。 ２ 在“ ） 系统 Ｄ Ｎ 中单 击 添 加 ， 弹 出 的 “ Ｓ” 在 创 建新 数 据 源 ”点 击 “ ｒ ｅ ｏ Ｍｉｒ ｏｔＡ ｃｓ Ｄ ｉ ｒｄ ｃｏ ｆ ｃｅｓ ｖ ｓ
３ ２ 试 验方 案
．
试 验 中分 别 采 用 Ｌ ＭＳ振 动 噪声 测 量 系统 和 振 动测 量分 析系 统对加 速度 计校 准器 和柴油 机在
ＬｂＱ ａ Ｓ Ｌ与数据 库之 间是 通过 Ｏ Ｂ Ｄ Ｃ连 接 ， 用 户需 要 在 Ｏ Ｂ Ｄ Ｃ中指 定 数据 源 名 称 和驱 动 程 序 。
参数 气缸数／ 个 缸径／ ｍ ｍ 行程／ ｍ ｍ 发 辩
数值 ６ １６ ２ １０ ３
参数 额定功率／ Ｗ ｋ 额定转速／ ｒ ｍ ｎ ） （ － ｉ 最 大转矩／ Ｎ・ （ ｍ） 压缩 比
第 ４ 卷 第 ２期 １ ２１ ０ ２年 Ｏ ４月
船 海 工 程
ＳＨＩ ＆ ０ＣＥＡＮ Ｐ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｖｏ ． Ｎｏ． １４１ ２ Ａｐ ． ０１ ｒ２ ２
Ｄ Ｉ１ ．９ ３ｊｉ ｎ １７ －９３ ２ １．２ ０ ９ Ｏ ：０ ３６ ／．ｓ ．６ １７５ ．０ ２ ０ ．２ ｓ
一置 。。 。 ｐ＼ 温 捂 目 ）动 力装 置振动 测量分 析系统 分别
在标 准 振动 校 准 器 和动 力 装 置上 与 Ｌ ＭＳ振 动 噪
频率／ Ｈｚ
声测 量 系统进行 了试 验 验证 对 比 ， 过试 验 数 据 通 对 比可 以说 明 ， 研制 的振 动测 试 分 析 系统 所 选 的
图 ４ Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 系 统 采 集 的 标 准 振 动 信 号 波 形 ａＶＥ
２ 台架 试 验 的试 验 台 由 ＷＰ ０国 Ⅲ 型 柴 油 ） １
频率／ Ｈｚ
机 、 动轴 、 传 电机 和控 制 台四部分 组成 ， 图 ３ 见 。 其 中电机在 柴油 机正 常工作 时作 为发 电机 使 用 ， 过调节 励磁 电流来 改 变负荷 大小 ， 通 同时也 可
图５ 两种测量分析 系统标准振动信号 自谱分析结果比较
在 标准 信号试 验 中 ， 于 Ｌｂ ＩＷ 振 动 测量 基 ａＶＥ 系 统 采 集 波 形 为 标 准 正 弦 波 形 ， 大 幅 值 为 最
１ １ １
第 ２期
船
海
工
程
第 ４ 卷 １
置振 动测试分析 系统 的稳定性及 准确性 。
收 稿 日期 ：０２— ２—１ ２１ ０ ５ 修 回 日期 ：０２— ２— ７ ２ １ ０ ２
２ 测 量 分 析 系统 的软 件 设 计
２ １ 软 件开 发平 台 ．
资助项 目： 工信部高技术船舶专项 第一作者简介 ： 史胜东 （９ ５一）男 ， １８ ， 硕士生 。 研 究方向 ： 舰船 自动控制机信息技术
Ｅ － ａｌ：ｈ ｎｇ ｏ ｇ ３ ｍ ｉ ｓ ｅ ｄ ｎ ｌ ０＠ １ ３． ｏ ６ ｔ ｍ
采 用基 于 图形 化 编程 语 言 Ｌｂ １Ｗ 作 为 振 ａＶＥ
动 测量 分析 系统 的软 件 开发 环 境 ， 过 各 种 交互 通
式 的空 间 、 话 框 、 单 及 函数 模 块 进 行 编 程 。 对 菜
关 键 词 ： 动测 量 ； 拟 仪 器 ； 船 动 力 装 置 振 虚 舰 中图 分 类 号 ： ６４ ５ Ｕ ６ ． 文献 标 志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １ ９ ３ ２ １ ）２０ ０ －４ １７ ＿ ５ （０ ２ ０ －１９０ ７
舰船 作为 一 个 漂 浮在 海 上 的全 自由强 性 体 ，
摘 要 ： 以虚拟仪器 Ｌｂ Ｉ Ｗ 为平台选择振动测量系统硬件 ， ａ ＶＥ 研制舰 船动力 装置振 动测量 系统 ， 实现对 舰船动力装置振动监测与分析的功能 。通过与 比利时 Ｌ ＭＳ公 司振动测试 系统 的对 比振 动测量分 析试验 ， 验 证 了基于虚拟仪器振动测量系统在其精度 、 功能 和稳定性等方 面均能满足测试分析 的技术要求 。
测标 准信 号 的 自谱 分析 比较 ， ６和 图 ７分别 为 图
两测 量 分析 系统 在柴油 机 同 工况 同一 测点 的 １３ ／
Ｏ ｔｖ ｃ ｅ倍频 程 和 自谱 分析 结果对 比 。 ａ
精 度 和稳定 性 ， 验证 主 要 包 括对 标 准 信 号 的验 其
证 和 台架试 验验 证 。
作 为 电机倒 拖柴 油 机 ， 由控 制 台 调节 柴 油 机 的 工 况 。ＷＰ ０国 Ⅲ型 柴 油 机 是 四 冲程 、 冷 、 列 、 １ 水 直 增 压 中冷柴 油机 ， 其基本 参 数见表 ３ 。
图 ３ 试 验 台架 示意 表 ３ Ｗ Ｐ ０２ ０型 柴 油 机 参 数 １－ ４
３ １ 试验 台架 ．