設(shè)計(jì)和運(yùn)用發(fā)動機(jī)低頻振動信號采集系統(tǒng)

摘要:介紹了針對康明斯6BT5.9 型柴油發(fā)動機(jī)機(jī)體側(cè)壁產(chǎn)生的低頻振動信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),該系統(tǒng)綜合運(yùn)用了RS232 串行通信技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)以及數(shù)據(jù)采集技術(shù),整個設(shè)計(jì)由振動傳感器、數(shù)據(jù)采集板、PC 機(jī)應(yīng)用程序3 部分組成。實(shí)驗(yàn)表明該系統(tǒng)具有穩(wěn)定、可靠、實(shí)時(shí)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。

　　1 引言

　　柴油機(jī)是往復(fù)運(yùn)動機(jī)械,其激振力主要來源于活塞－曲柄機(jī)構(gòu)周期性運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的慣性力,以及氣缸內(nèi)氣體燃燒產(chǎn)生的周期性氣壓力。將傳感器垂直安裝在氣缸體與曲軸箱的連鑄體側(cè)壁采集的機(jī)體低頻段振動信號直接反映了柴油機(jī)工作中振動激勵源的信息。因此,采用發(fā)動機(jī)低頻振動采集系統(tǒng)進(jìn)行故障測試診斷方面的研究對盡早發(fā)現(xiàn)并排除故障隱患、防止事故發(fā)生、提高柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前,通過PC 機(jī)的RS232 串行接口與外部設(shè)備進(jìn)行通訊,是許多測控系統(tǒng)中常用的一種通信解決方案,但當(dāng)其以查詢方式接收數(shù)據(jù)時(shí),用戶只能等候在計(jì)算機(jī)當(dāng)前界面而不能進(jìn)行其它操做, 直到數(shù)據(jù)接收完畢。本系統(tǒng)運(yùn)用VS .2008.C# 線程管理功能決了這一問題,改善了人機(jī)交互環(huán)境, 優(yōu)化了系統(tǒng)性能。

　　2 系統(tǒng)簡介

　　發(fā)動機(jī)低頻振動信號采集系統(tǒng)由3 部分組成:振動傳感器、數(shù)據(jù)采集板、PC 機(jī)應(yīng)用程序,整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。應(yīng)用北京通磁偉業(yè)傳感技術(shù)有限公司生產(chǎn)的ZD24(DC5V)型振動傳感器將EQ6BT5.9 型柴油發(fā)動機(jī)機(jī)體表面的機(jī)械振動轉(zhuǎn)變成0~5V 模擬電信號。數(shù)據(jù)采集板利用AT8 9 S5 1 微控制器以采樣頻率1 . 6 kHz 驅(qū)動ADC0832 完成A/D 變換并將數(shù)據(jù)經(jīng)美信公司的RS223接口芯片MAX232 傳輸給PC 機(jī)。PC 機(jī)上的應(yīng)用程序通過C#2008.NET 3.5 框架下的線程類和SerialPort 類很好地實(shí)現(xiàn)了PC 機(jī)與數(shù)據(jù)采集板之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信并將采集到的振動數(shù)據(jù)保存為txt 文本文件供MATLAB生成的COM 組件對其進(jìn)行FFT 分析與顯示。

圖1 柴油發(fā)動機(jī)低頻振動信號采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

圖2 數(shù)據(jù)采集板框圖。

　　圖2 是數(shù)據(jù)采集板框圖,該板主要由單片機(jī)AT89S51、A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832、電源模塊DC/DC 等組。數(shù)據(jù)采集板采用RS232 串口方式與外界通信,其原理圖如圖3。

圖3 數(shù)據(jù)采集板原理圖。