探讨虚拟仪器的柴油机振动测试系统设计
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参考文献院 [1]温师铸，黄平.摩擦学原理[M].清华大学出版社，2008. [2]雷天觉.液压工程手册[M].机械工业出版社，1990. [3]胡邦喜.设备润滑基础[M].冶金工业出版社，2002. [4]成大先.机械设计手册[M].化工出版社，2010. [5]吴晓玲.润滑设计手册[M].化工出版社，2006. [6]汪建业，王明智.机械润滑设计手册及图集[M].机械工业出 版社，2016.
4.2.4 系统主要基本参数
表2
项目
单位
参数值
备注
公称压力 介质黏度 过滤精度
MPa
0.5
m2/s
2.2伊10-5~46伊10-5
mm
0.08~0.13
进水温度
益
冷却器
进水压力 进油温度
MPa 益
油温降
益
臆33 0.4 臆50 逸8
电加热 电动机
kW
按项目工况计算
kW
按项目工况计算
4.2.5 本润滑系统结构特点 淤系统设有两台主泵，一台工作，一台备用，根据工况 需要，备用泵自动起停。 于采用双筒网式过滤器，更换清洗滤芯时可不停机， 滤芯堵塞时自动报警。 盂设有磁性回油过滤器，可吸附 99%的磁性物质。 榆电 加 热 器 采 用 隔 离 式 ，保 证 润 滑 油 不 结 炭 ，更 换 加 热器方便且不影响主机工作。 虞本系统元件和管路配置能实现在线检修与检测。 愚本系统设有过滤、消泡装置、液位自动控制。系统清
1.2 虚拟仪器的特点 随着时代的进步，现在对于现代化生产当中的电子仪 器 的 要 求 越 来 越 高，同 传 统 的 电 子 仪 器 相 比 ，虚 拟 仪 器 有 着成本低廉、强大的数据处理能力、灵活性强、集成度高、 扩展性好、测量误差小、操作方便、维修方便、技术更新快 等特点。正是由于这些特点使得虚拟仪器从出现开始便受 到了管饭的关注，并且在国防、机电一体化、测试工程等领 域受到了广泛的应用。
洁度可达到 NAS10 级。 舆装置上的电气元件接线，全部采用集中进入电气端
子箱，外观美观，方便安装。 余电器箱采用 PLC 控制，系统具有本地和远程操作
功能。 俞电控柜、仪表盘与主机中控连锁，可实现全自动无
人操作管理。 5 结语 本文是北京工商大学大学生研究与创业计划的学生
习作，项目组在四川川润液压润滑有限公司实习过程中得 到该公司张建华、刘福兰等工程师的指导，在此表示诚挚 的感谢，同时在老师和工程师的批评指教和最大支持下， 完善并提升了整体设计方案。
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内燃机与配件
探讨虚拟仪器的柴油机，武汉 430212）
摘要院柴油机故障信号的信息载体是振动信号袁其中包含着丰富的关于柴油机多变运行状态的信息遥研究人员通过对柴油机在运 行当中产生的各种振动信号进行一系列的测量尧处理和分析可以得出当前柴油机的运行状态袁并且通过这些信号得出相应的判断柴 油机产生故障的部位袁这就为对柴油机进行优化提供了科学的依据遥 本文通过介绍虚拟仪器的概要尧信号采集及分析尧振动测试系统 及其应用及格方面来介绍了柴油机振动测试系统遥
作者简介院李思佚（1997-），男，湖北武汉人，本科，武汉东湖学院 机电工程学院学生，研究方向为柴油机振动测试系统 设计。
部分。其中，硬件平台由传感器、调理电路、采集装置以及 最重要的计算机所组成。传感器用来采集信号，调理电路 用来将从传感器传过来的信号进行放大滤波等处理，数据 采集设备主要是针对数据进行采集/放大以及 A/D 转换， 最后由计算机进行处理计算。软件系统是虚拟仪器的核 心，为了同虚拟仪器的硬件平台相适配，对于虚拟仪器的 软件有着一些列的要求。按照 VPP 系统联盟的定义，间虚 拟仪器的软件从下到上分为三层：VISA（I/O）库、仪器驱动 程序和应用软件。
关键词院振动噪声曰虚拟仪器曰时域分析曰频谱分析曰测试技术
0 引言 随着科学技术的迅速发展，在工业工程领域当中出现 了各种各样的问题，其中最值得注意的就是振动问题。在 航空领域当中存在着叶片受气流扰动从而引起的振动问 题；船舶领域当中存在着由于海浪而引起的轴系振动问 题；在桥梁建筑领域存在着由于风吹引起的共振问题。大 多数情况下，这些振动问题都给我们带来了消极的影响， 造 成 了 巨 大的 损 失 ，如 何 解 决 这 些 振 动 问 题 ，成 了 当 下 最 热点的话题[1]。柴油机作为动力源广泛的应用于各种领域， 其振动问题也一直困扰着人们，解决这些振动问题带来的 影响是当务之急。 1 虚拟仪器技术概要 1.1 虚拟仪器的构成 典型的虚拟仪器可以分为硬件平台和软件平台两大 要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要
Internal Combustion Engine & Parts
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1.3 虚拟仪器的发展 1959 年克里斯托弗发表了一篇学术报告，其中首次 提出了虚拟化这一概念。1986 年美国国家仪器公司推出 了图形化编程语言 LabVIEW，提出了“软件即是硬件”这 一 口 号 ，将计 算 机 技 术 带 入 了 测 试 领 域 当 中 ，推 动 了 时 代 的变革。从虚拟仪器诞生至今，孕育出了很多的生产厂家， 但是对于虚拟仪器的诞生企业 NI 来说，在多的人都不是 对手。在美国 NI 的市场份额占到 42.9%，全球有 超过 25000 的客户在使用着 NI 的产品。 2 信号采集及分析 2.1 信号采集及预处理 在对信号进行测量的过程中，测量的信号的存在形式 大多是模拟信号。在处理这些信号之前，必须要将这些模 拟信号转换成为能够被计算机识别的数字信号，通常情况 下，这个过程是由数据采集系统来完成的。一般来说，数据 采集就是针对被测对象的各种参数和物理量通过各种传 感器采样，再经过一系列的转换之后，最终传输到计算机 的过程。而预处理则是在数据采集的过程当中，进行的一 系列转换，其中包括对于采样数据的标度转换、数字滤波、 去掉数据中的异常数据以及消除数据当中的明显趋势。 2.2 振动信号分析 振动信号的分析主要包括对信号的时域分析和频域分 析以及针对频谱分析的快速傅里叶变换。信号的时域分析 又可以称为波形分析，是指针对信号在连续时间域内进行 的分析，主要是对于函数值随时间 t 变化的一种分析方法。 它可以根据时间的推移来记录这段时间内的波形信息，并 且可以通过图像来分析信号的组成以及相关特征值，得到 波形在不同时间下的相似性和关联性。在工程当中采集的 时域信号有时会因为故障的发生而转变结构，当出现这种 状况的时候，就需要将时域信号转换至频域进行频域分析。 频域分析的目的就是将繁杂的随时间变化的波形通过傅里 叶变换转化成一系列的谐波，从而获得信号的各种结构信 息。最后在工程分析信号当中还需要对于密集型信号进行 分析，在对于这种信号分析的时候，由于其间隔很细不容易 辨别，所以需要对采集到的信号进行快速傅里叶变化，这样 就可以将分析重点放到整个频谱当中的一部分，得到较宽 的分频带分布以及较宽的频率范围，从而可以提高分辨率， 让分析更加高效，从而满足工程上的需求[2]。 3 振动测试系统 3.1 测试系统概述 测试系统主要包括加速度传感器、电荷放大器、数据 采集卡以及计算机。测试系统主要是将从加速度传感器当 中传递出来的振动信号经过放大、滤波、隔离以及最后的 线性化处理之后得到标准信号，再将这些标准信号传输到 数据采集卡当中，最后由虚拟仪器软件来完成针对数据的 各项处理分析。 3.2 测试系统硬件组成 测试系统的硬件主要包括加速度传感器、电荷放大 器、接线器、数据采集卡以及 PC。加速度传感器是针对于 被测物体发生振动时，对于发生加速度运动的物体通过测 量加速度从而得出振动频率的传感器。电荷放大器是将输
4.2.4 系统主要基本参数
表2
项目
单位
参数值
备注
公称压力 介质黏度 过滤精度
MPa
0.5
m2/s
2.2伊10-5~46伊10-5
mm
0.08~0.13
进水温度
益
冷却器
进水压力 进油温度
MPa 益
油温降
益
臆33 0.4 臆50 逸8
电加热 电动机
kW
按项目工况计算
kW
按项目工况计算
4.2.5 本润滑系统结构特点 淤系统设有两台主泵，一台工作，一台备用，根据工况 需要，备用泵自动起停。 于采用双筒网式过滤器，更换清洗滤芯时可不停机， 滤芯堵塞时自动报警。 盂设有磁性回油过滤器，可吸附 99%的磁性物质。 榆电 加 热 器 采 用 隔 离 式 ，保 证 润 滑 油 不 结 炭 ，更 换 加 热器方便且不影响主机工作。 虞本系统元件和管路配置能实现在线检修与检测。 愚本系统设有过滤、消泡装置、液位自动控制。系统清
1.2 虚拟仪器的特点 随着时代的进步，现在对于现代化生产当中的电子仪 器 的 要 求 越 来 越 高，同 传 统 的 电 子 仪 器 相 比 ，虚 拟 仪 器 有 着成本低廉、强大的数据处理能力、灵活性强、集成度高、 扩展性好、测量误差小、操作方便、维修方便、技术更新快 等特点。正是由于这些特点使得虚拟仪器从出现开始便受 到了管饭的关注，并且在国防、机电一体化、测试工程等领 域受到了广泛的应用。
洁度可达到 NAS10 级。 舆装置上的电气元件接线，全部采用集中进入电气端
子箱，外观美观，方便安装。 余电器箱采用 PLC 控制，系统具有本地和远程操作
功能。 俞电控柜、仪表盘与主机中控连锁，可实现全自动无
人操作管理。 5 结语 本文是北京工商大学大学生研究与创业计划的学生
习作，项目组在四川川润液压润滑有限公司实习过程中得 到该公司张建华、刘福兰等工程师的指导，在此表示诚挚 的感谢，同时在老师和工程师的批评指教和最大支持下， 完善并提升了整体设计方案。
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内燃机与配件
探讨虚拟仪器的柴油机，武汉 430212）
摘要院柴油机故障信号的信息载体是振动信号袁其中包含着丰富的关于柴油机多变运行状态的信息遥研究人员通过对柴油机在运 行当中产生的各种振动信号进行一系列的测量尧处理和分析可以得出当前柴油机的运行状态袁并且通过这些信号得出相应的判断柴 油机产生故障的部位袁这就为对柴油机进行优化提供了科学的依据遥 本文通过介绍虚拟仪器的概要尧信号采集及分析尧振动测试系统 及其应用及格方面来介绍了柴油机振动测试系统遥
作者简介院李思佚（1997-），男，湖北武汉人，本科，武汉东湖学院 机电工程学院学生，研究方向为柴油机振动测试系统 设计。
部分。其中，硬件平台由传感器、调理电路、采集装置以及 最重要的计算机所组成。传感器用来采集信号，调理电路 用来将从传感器传过来的信号进行放大滤波等处理，数据 采集设备主要是针对数据进行采集/放大以及 A/D 转换， 最后由计算机进行处理计算。软件系统是虚拟仪器的核 心，为了同虚拟仪器的硬件平台相适配，对于虚拟仪器的 软件有着一些列的要求。按照 VPP 系统联盟的定义，间虚 拟仪器的软件从下到上分为三层：VISA（I/O）库、仪器驱动 程序和应用软件。
关键词院振动噪声曰虚拟仪器曰时域分析曰频谱分析曰测试技术
0 引言 随着科学技术的迅速发展，在工业工程领域当中出现 了各种各样的问题，其中最值得注意的就是振动问题。在 航空领域当中存在着叶片受气流扰动从而引起的振动问 题；船舶领域当中存在着由于海浪而引起的轴系振动问 题；在桥梁建筑领域存在着由于风吹引起的共振问题。大 多数情况下，这些振动问题都给我们带来了消极的影响， 造 成 了 巨 大的 损 失 ，如 何 解 决 这 些 振 动 问 题 ，成 了 当 下 最 热点的话题[1]。柴油机作为动力源广泛的应用于各种领域， 其振动问题也一直困扰着人们，解决这些振动问题带来的 影响是当务之急。 1 虚拟仪器技术概要 1.1 虚拟仪器的构成 典型的虚拟仪器可以分为硬件平台和软件平台两大 要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要
Internal Combustion Engine & Parts
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1.3 虚拟仪器的发展 1959 年克里斯托弗发表了一篇学术报告，其中首次 提出了虚拟化这一概念。1986 年美国国家仪器公司推出 了图形化编程语言 LabVIEW，提出了“软件即是硬件”这 一 口 号 ，将计 算 机 技 术 带 入 了 测 试 领 域 当 中 ，推 动 了 时 代 的变革。从虚拟仪器诞生至今，孕育出了很多的生产厂家， 但是对于虚拟仪器的诞生企业 NI 来说，在多的人都不是 对手。在美国 NI 的市场份额占到 42.9%，全球有 超过 25000 的客户在使用着 NI 的产品。 2 信号采集及分析 2.1 信号采集及预处理 在对信号进行测量的过程中，测量的信号的存在形式 大多是模拟信号。在处理这些信号之前，必须要将这些模 拟信号转换成为能够被计算机识别的数字信号，通常情况 下，这个过程是由数据采集系统来完成的。一般来说，数据 采集就是针对被测对象的各种参数和物理量通过各种传 感器采样，再经过一系列的转换之后，最终传输到计算机 的过程。而预处理则是在数据采集的过程当中，进行的一 系列转换，其中包括对于采样数据的标度转换、数字滤波、 去掉数据中的异常数据以及消除数据当中的明显趋势。 2.2 振动信号分析 振动信号的分析主要包括对信号的时域分析和频域分 析以及针对频谱分析的快速傅里叶变换。信号的时域分析 又可以称为波形分析，是指针对信号在连续时间域内进行 的分析，主要是对于函数值随时间 t 变化的一种分析方法。 它可以根据时间的推移来记录这段时间内的波形信息，并 且可以通过图像来分析信号的组成以及相关特征值，得到 波形在不同时间下的相似性和关联性。在工程当中采集的 时域信号有时会因为故障的发生而转变结构，当出现这种 状况的时候，就需要将时域信号转换至频域进行频域分析。 频域分析的目的就是将繁杂的随时间变化的波形通过傅里 叶变换转化成一系列的谐波，从而获得信号的各种结构信 息。最后在工程分析信号当中还需要对于密集型信号进行 分析，在对于这种信号分析的时候，由于其间隔很细不容易 辨别，所以需要对采集到的信号进行快速傅里叶变化，这样 就可以将分析重点放到整个频谱当中的一部分，得到较宽 的分频带分布以及较宽的频率范围，从而可以提高分辨率， 让分析更加高效，从而满足工程上的需求[2]。 3 振动测试系统 3.1 测试系统概述 测试系统主要包括加速度传感器、电荷放大器、数据 采集卡以及计算机。测试系统主要是将从加速度传感器当 中传递出来的振动信号经过放大、滤波、隔离以及最后的 线性化处理之后得到标准信号，再将这些标准信号传输到 数据采集卡当中，最后由虚拟仪器软件来完成针对数据的 各项处理分析。 3.2 测试系统硬件组成 测试系统的硬件主要包括加速度传感器、电荷放大 器、接线器、数据采集卡以及 PC。加速度传感器是针对于 被测物体发生振动时，对于发生加速度运动的物体通过测 量加速度从而得出振动频率的传感器。电荷放大器是将输