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1、基于labview的振动测试系统设计西华大学硕士学位论文基于LabVIEW的振动测试系统设计姓名：朱岩申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：余愚20090501西华大学硕一l：学位论文基于LabVIEW的振动测试系统设计机械电子工程专业研究生朱岩 指导教师余愚在现代机械工业和机械工程中，振动测试、信号处理以及振动分析是十分 重要的环节。但是在机械振动测试中,所需的测试仪器繁多复杂，导致测试工 作需要大量的人力、物力.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。为此,本课题研究开发了以PC为硬件平台、以美国
2、国家仪器(NI）公司 开发的LabVIEW软件为开发平台，配合必要的传感器、信号调理器和数据采 集卡组成的振动测试分析系统。采用虚拟仪器图形化编程语言LabVIEW组建 的振动测试分析系统，减少了测试过程中的硬件设备，同样实现了对振动信号 的采集、处理和分析的目的,大大降低了硬件成本。论文首先对虚拟仪器以及LabVIEW软件作了简要介绍，然后分析了振动 信号分析与处理技术理论和振动测试分析系统的组成，最后对系统的硬件和软 件编程进行了设计。系统硬件部分设计了一个以单片机为核心的数据采集卡，通过串口通信实 现计算机和数据采集卡的数据传输。软件部分采用了自上而下的模块化程序设 计思想，用户可以在计
3、算机上实现对振动信号的采集、分析处理以及显示分析 结果等操作。软件的处理功能主要有信号预处理、时域分析、频域分析、时频 联合分析四大模块组成。具体内容包括:数字滤波与加窗、时域统计分析、自 相关分析、快速傅立叶变换(FFT）、自功率谱分析、短时傅立叶变换(STFT） 等。本系统集中了振动分析的主要功能,操作简单，具有良好的可扩充性和较两华大学硕十学位论文高的性价比，可以在教学科研或在工程应用中作为分析工具使用。 关键词：振动测试，虚拟仪器，数据采集，信号分析，LabVIEWDesign of Vibration Test System Based OnLabVIEWMaj orMechatro
4、nics EngineeringPostgraduateZhu YanSupervisorYu YuIn modern mechanical industry and mechanical engineering，vibration measurement and analysis is an important partBut the mechanical vibration tests need many elaborate test instruments，which lead to the requiremen to plenty of mall power and material
5、resoure on testing workWith the development of computer and software technique，virtual instrumentbecomes development direction in measurement field,vibration measurement and analysis based on virtual instrment has become the trend of vibration testSo the svstem for vibration test and analysis is dev
6、eloped in this thesis,which based on PC 嬲hardware platform，laboratory virtual instrument workbench（LabVIEW) developed by National Instruments aLs software development platform,essential sensot,signal regulation circuit and data acquisition cardData acquisition and analysis can be achieved by the vir
7、tual vibration test and analysis system with the graphic programmer language LabVIEW，at the same time the equipment will be reduced and the cost will be deeply decreasedFirstsimple introduction Oll virtual instrument is made in my thesisSecond， the theory of vibration signal analysis and the composi
8、tion of vibration measurement system are analyzedLast,hardware and software programming of vibration measurement system are designedDesign a data acquisition based on microcontroller in the hardware systemComplete data tamsoform between computer and data acquisition card OVer scrimPortThe superincum
9、bent modular design is exhibited evidently in the so疗ware sYstemThe V10ration signal sampling and data analysis are operatedbv svstem mte砌ce,aLs well as the result are displayed on the computer screenne maina11alyslS procedure is made up of signal preprocessing,timedomain，舶quencydoIIlam a11d joint t
10、ime and奇equeney domainThe content involvesdigital Filter，wmdowmg，tlmedomain statistical analysis，auto-co玎elation analysis，as well嬲Fast Flourier Transfer,auto power spectrumThe Shoatime F10urier Transferareincluded in the analysis programn m rm -lf 址所n 詈a 舒O “e 冲a 僦-a M1 三删蛳略跎耋圣盯 曲 吾雎耐d 吼翱训：峪r n哆眦 呜g
11、h 洽 缸托 瞄 嘶妇l ；兮k 刚岛玎 璐沿硫k 删U代m蚴删p厦 嘣至薹 岫s 蚕趣=一的nmKey w.rds:vibmti。n test，nual Instrument，Data acquisition,Signala11alysis,LabVIEWIV西华大学硕士学位论文声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得西华大学或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡 献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意
12、。本学位论文的成果是本人在西华大学读书期间在导师指导下取得的，论文成果归西华大学所有，特此声明.作者签名：尔岩导师签名：69两华大学硕上学位论文西华大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅，西华大学可以将本论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复印 手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口,在 年解密后适用本授权书；2、不保密囱,适用本授权书。（请在以上口内划4),学位论文作者签名:能指导教师签名：会如日期：如口,fc日期:
13、哆2l 7西华大学硕上学位论文1绪论11课题研究的背景及意义所谓振动,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，车辆自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
14、能等多种现代技术于一体的新兴交叉学科【l】振动测 试与分析。振动测试有以下主要应用:（1）各种工程机械、建筑结构、车辆船舶、飞机导弹、能源设备、仪器仪 表等系统由于在自身运转过程中质量不平衡等原因而产生振动(自振）；或者受 到周围环境的激励而产生受迫振动。对正在设计或大批生产的产品进行各种振 动试验以考核产品承受振动能力己成为很多工厂的常规任务.测试了解机器运 转时振动大小以确定其性能优劣己成为验收往复式、旋转式机械的一个重要环 节.(2）各种利用振动工作的机械如振动给料机、振动打夯机、振动压路机、 振动筛、振动输送机、动平衡机和各种激振设备因其高效率低能耗在国民经济 各部门得到日益广泛的应用。为了研究其工作机理以提高生产效率，必须进行 大量的振动测试。（3）实际系统往往零部件繁多,结合面形状复杂,理论计算(如有限元） 要做大量简化假设，只能建立粗略的力学模型，某些重要参数（如阻尼系数） 至今仍无完善的计算方法。用振动测试可以求得系统的动态特性参数,进而建 立或修正力学模型，为今后的“响应预估”或“环境预估(载荷识别)
