基于labview的动态数据采集

基于labview的动态数据采集内容摘要：

信号经过快速傅里叶变换分解为单一的谐波分量，可以得到振动的频谱。 图 32 是系统软件的结构图，如图所示，使用 DAQ采集助手和相应的硬件设备，我们将振动信号采进计算机中，通过数字滤波滤除信号中的噪声和不需要的频率成分。 为了减少或抑制频率泄露，采用加窗处理。 32 系统软件结构框图 分模块进行加速度变化率的累加，求的当前速度；在进行速度变化率的累加，求得当前位移，积分用“数学 积分与微分”函数子面板中的 Integral X（ t） VI，它的算法是： ∑ i=1,2,„ ,n1 2 1 3,4 DAQ 采集得到的信号 数字滤波 加窗 频谱分析 积分 消除趋势项 积分 消除趋势项 动态信号数据采集系统设计 8 此外， 在程序框图中加入 FFT（快速傅里叶变换） VI，以求得信号的实时频率谱 ，方便对信号的分析， 此 VI 位于信号处理 信号分析中， 具体程序框图如 图 33所示 ： 图 33：振动测试程序框图 图 33中，使用 DAQ 助手采集得到压电晶体传感器输出的电压信号，经过一个由布尔控件控制的 case 结构 流入频谱测量快速 vi中，在 case 结构中，设置实现了对信号的滤波功能，虑除了低频干扰噪声，有利于有用信号的提取与处理。 DAQ 助手的采样频率设置为 1000，采样数设置 为 2020， 4 秒超时设置，最后用布尔控件控制 DAQ 助手的启停。 在 框图中用到的快速 VI有 : “F ilter VI” 位于“ ExpressSignal Analysis”中，具体配置如图 34 所示：使用巴斯特沃三阶低通滤波器，截止频率 60HZ，此外，为信号加 hanning 窗函数。 动态信号数据采集系统设计 9 图 34：滤波器配置 “ Spectral measurements VI” 位于“ ExpressSignal Analysis”中，使用默认配置，对信号进行快速傅里叶变换，提取频率均方根幅值。 我们使用 while 循环和一个 case 循环控制程序流程，最后将采集的原始信号和频谱波形分别用一个波形显示控件和图表显示控件显示。 所得到的结果如 图 35 所示 ： 图 35：振动信号与其频谱 转速测试 本实验台使用一个光电传感器，安放在联轴器轴向位置上，联轴器上有一块 光反射动态信号数据采集系统设计 10 片 ，当轴开始转动时，每转一圈，光电传感器感知一次 反射信号 ，输出一个脉冲信号，于是我们使用 LabVIEW 编写程序，输出每秒钟出现脉冲的个数就可以计算出轴的具体转速，具体公式如下： r/min。 式中： r转速（转 /分） ； m一个采样序列中的脉冲个数 ； S一个采样序列中的采样点数 ； R采样点数 ； 具体的程序框图 见图 36下： 图 36：转速测试程序框图 图 36中， DAQ 助手配置了 数据 采集卡的诸项参数，光电传感器输出电压信号经过DAQ 输出，使用动态数据到双精度一维数组的转换，信号被保存为可以动态显示的一维波形。 然后经过脉冲计数快速 vi，我们将记录每一个超过 1v的电压脉冲尖峰， 通过 while循环使计数值加 1，每秒钟读取 2048 个数据点，其中脉冲个数是每秒钟的转速值，乘以六十后就是最终的转速。 这里要注意的是在设置采样点数时，要确保每一个脉冲都不会漏记，所以进 可能 的增加每秒钟采样点数， 此外还要综合考虑电脑的性能问题，如果过大就会影响程序运行速度。 所以 这里设置 采样点数 为 2048。 在这个程序框图 中要使用“ threshold peak detector VI” ,此 VI 用来计算脉冲信号峰值大于一定值时的个数，并输出具体数值。 位于“ signal processsingnal opration” 中。 运行此程序的结果如 图 37所示 ： 动态信号数据采集系统设计 11 图 37：转速测量前面板显示 轴心轨迹 转子轴心轨迹是指转子轴心相对于轴承座在与轴线垂直的平面内的运动轨迹。 轴心轨迹是表征旋转机械状态的重要特征量，对测得的轴心轨迹的大小、形状、稳定性和旋转等方面进行综合分析，可以判断转子的运行状态是否正常。 测量轴心轨迹通常采用两只点涡流传感器，相互垂直安装在转轴的表面附近，对转轴的 X、 Y 两个方向的径向振动位移进行非接触测量，这样在平面坐标上把测量得到的两个位移值描绘出来就可以得到轴心轨迹。 具体的程序框图如 图 38下： 图 38：轴心轨迹测试程序框图 DAQ Assist 使用两个物理通道采集到 X、 Y两个信号，经过信号拆分函数，分解为动态信号数据采集系统设计 12 两 个独立的信号， 每个信号减去涡流传感器中存在的间隙电压值 后，再乘以灵敏系数 ，得到相应的位移信号， 最后使用一个捆绑函数，将 X、 Y信号组合为一个簇，输出到 XY波形显示控件中显示实时的轴心轨迹波形。 如 图 39： 图 39：轴心轨迹前面板显示 数据存盘 LabVIEW附带大量的数据记录与回放功能函数，供测试系统设计使用，在本课题中，我们需要将测量得到的实时数据保存为 excel 文件保存在硬盘上，以方 便后续的实验分析，此时就需要使用 LabVIEW 功能强大的数据记录与回放功能函数。 数据的存盘函数在“ programmingfile I/O” 中。 他们不仅可以用于数据文件的操作，还可以满足任何波形文件的操作，所以可以满足我们此次变成需要。 在此次测量编程中，我们将用到以下功能函数：“ writer to spreadsheet VI”，它的作用是将采集的数据转化为表格模式存放于 excel 中。 整体程序调试 完成各个单独传感器的测量后，我们要对四个传感器进行整体的测试，将四个部分整合为一体，在一个主面板中显示。 LabVIEW 支持多通道并行采集，采集卡 6009 总共有四个差分节点，所以可以满足我们的需求，在此，我们一次采集四个节点电压信号输出到信号调理电路经过相应的放大调理电路，流入 6009数据采集卡中，最后进入 pc机。 程序框图如 图 310： 动态信号数据采集系统设计 13 图 310：三通道同步测试 在这个程序中，我们使用一个 while 循环控制整个采集过程的运行，另外我们又使用四个内部 while 循环分别控制 DAQ Assistant,振动，转速，轴向位移的运行。 在前面板中，我们使用一个 tab control 控件将三个子面板放入其中，只要我们点击相应的测量任务，就可以是相应的子面板前端显示。 在子面板中有三个 Boolean 控件，分别控制三个子程序的数据存盘，在程序运行中，我们点击一下，便可以保存相应的数据至一个固定的硬盘文件夹中，并转换为电子表格格式，此部分在程序框图中有三个 case 结构控制，如上面的程序框图所示，在布尔控件为真时， case 结构转入 TRUE 分支运行相应代码。 前面板设计如 图 311： 动态信号数据采集系统设计 14 图 311： table 容器设计的总体前面板 到此为止，整个设计过程结束。 再设计中，我们可以将所得数据与试验台自带程序所得进行比较， 图 312 是轴心轨迹的实验数据，转速在 2020 转以下 测得 的实时 数据 ，图 313 是用保存的电子表格文件复现的轴心轨迹。 图 312：实验台自带软件振动与轴心轨迹实时显示 动态信号数据采集系统设计 15 图 313：测试系统保存的电子表格复现的轴心轨迹 经过图 312 与 图 313 的比较，可以看出 使用 LabVIEW 构建的动态数据采集显示结果 与试验台自带的软件保持了良好的一致性。 4 螺旋效率测试实验台 数据采集系统设计 螺旋传动是利用丝杠和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的，它主要用于将旋转运动转变为直线运动，同时传递运动和力。 根据效率的计算方法，并结合螺旋传动的形式，特点，运用计算机技术，传感器技术，以及 LabVIEW 开发平台，设计出了螺旋传动效率测试系统。 螺旋传动效率实验台 硬件实现 螺旋传动效率测试试验台的装置原理图如图 41 所示： 测速转盘 丝杠螺母 F 图 41：螺旋传动效率实验台硬件框图 可 调 速电机 光电转速测量系统 应变测力系统 应变测力系统 动态信号数据采集系统设计 16 在图 41中，丝杠用联轴器和电机连接在。