基于虚拟仪器的设备振动测试系统

　　1 引 言

　　在设备运行过程中，有许多参数能表征设备的性能，例如振动、温度、压力、流量、转速等，可以用相应的传感器采集这些参数信息，并从特征信号中提取有用的征兆信息。由于振动信号包含了设备运行状态的丰富信息，我们通常利用检测设备振动信号来监视机械的工作状态，并对其进行分析处理提取故障信号，因此振动监测是非常重要的一种状态监测方法。传统的诊断仪器价格昂贵，且采用专用计算机系统及语言，新功能不易开发。随着计算机技术的进一步发展，将虚拟仪器技术应用于设备状态监测与诊断已经成为可能。

　　2 振动测试系统的整体框架

　　设备的振动测试系统框图如图 1 所示，本测试系统由硬件和软件两部分组成，硬件部分主要有：系统所用的主要传感器为 BZ1185 型的内置 IC 型压电加速度传感器，该传感器是内装 IC 放大器的压电加速度传感器，它将传统的压电加速度传感器与电荷放大器集于一体，能直接与记录、显示和采集仪器连接，简化了测试系统，提高了测试精度和可靠性;信号调理模块为 BZ2702，其主要特点是：(1)为内装 IC 加速度传感器提供 18- 30V、4mA恒流电源。(2)将内装 IC加速度传感器输出的叠加在直流偏压上的交流被测加速度信号通过 CR 高通隔直输出，隔掉直流偏压，只有交流加速度信号输出;数据采集卡采用的北京安迈公司生产的 AMPCI- 9111 型，它是 PCI 总线数据采集产品，该板可直接插入具备 PCI 插槽的工控机或个人微机，构成模拟量电压信号、数字量电压信号采集、监控输入和模拟量电压或电流输出、数字量信号输出及计算机定时系统，采用单端 32路模拟量数据采集输入通道，模拟量输入通道具有程控放大功能，2 路 12Bit 模拟量电压或电流信号输出。软件部分选用了图形化编程语言 LabVIEW 作为本软件系统的开发工具。

　　3 虚拟振动测试软件系统

　　3.1 虚拟仪器开发平台

　　虚拟仪器(Virtual Instrument)是通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理[2]。虚拟仪器技术的最大特点在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，很容易构建，所以应用面极为广泛。1986 年美国国家仪器公司设计了基于图形编程的集成化开发环境LabVIEW，实现了真正意义上的虚拟仪器概念，此软件工具主要用于开发数据检测、数据测量、采集系统等，其信号处理机功能非常强大，包含丰富的数据采集、分析处理的库函数以及用于各种实际应用的功能函数[3]。鉴于此监测软件涉及大量的信号处理和数据分析等功能，结合虚拟仪器的特点，选用了 LabVIEW作为本软件系统的开发工具。