設(shè)計(jì)和運(yùn)用發(fā)動(dòng)機(jī)低頻振動(dòng)信號(hào)采集系統(tǒng)

　　4.2.1 C# 串行類的初始化設(shè)置

　　對(duì)串口進(jìn)行初始化設(shè)置,由Ser ialPort 對(duì)象的參數(shù)可知主要包括設(shè)置串口號(hào),波特率,奇偶校驗(yàn)位, 數(shù)據(jù)位數(shù),停止位數(shù)等。以下為各參數(shù)所代表的含義并實(shí)例化一個(gè)串口對(duì)象:

　　4.2.2 讀操作

　　從串口輸入緩沖區(qū)的同步讀取一個(gè)字節(jié)操作通過(guò)執(zhí)行S e r i a l P o r t . R e a d B y t e ( ) 來(lái)實(shí)現(xiàn)的, 串口類ReadTimeout 屬性可以設(shè)置讀取操作未完成時(shí)發(fā)生超時(shí)之前的毫秒數(shù)。當(dāng)程序以查詢方式接收到數(shù)據(jù)采集板發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)后, 串行類執(zhí)行此讀方法。

　　4.2.3 計(jì)算采樣頻率

　　由于固件程序是用C51 語(yǔ)言編寫(xiě)的,存在計(jì)算采集頻率的困難。本系統(tǒng)通過(guò)在C # 3 . 0 中調(diào)用Q u e r y P e r f o r m a n c e F r e q u e n c y ( ) 和QueryPerformanceCounter()兩個(gè)Windows API 函數(shù)對(duì)接收數(shù)據(jù)程序段采用精確計(jì)時(shí)的方法,巧妙的實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)采樣頻率的精確計(jì)算。它們的引用代碼如下:

　　經(jīng)計(jì)算,本系統(tǒng)的采樣頻率fs=1600Hz。根據(jù)采集定理,當(dāng)信號(hào)在最高頻率fmax 時(shí),采樣頻率fs ≥ 2fmax就能使采樣信號(hào)不發(fā)生“混疊。”通常,把最低允許頻率fs ＝ 2fc 稱為Nyquist 頻率,工程中,為可靠起見(jiàn),常取fs≥(3~4)fmax。根據(jù)振源的實(shí)際情況(康明斯6BT5.9 型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體側(cè)壁產(chǎn)生的低頻振動(dòng)信號(hào)) , 設(shè)定采樣32768 次,用時(shí)20.48 秒。

　　4.2.4 低頻振動(dòng)信號(hào)分析

　　發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定怠速工況(750 ± 100r/min)下,進(jìn)入系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集界面開(kāi)始采集信號(hào),之后程序自動(dòng)將其保存為txt 文本供在C#3.0 中調(diào)用MATLAB 生成的COM 組件對(duì)其進(jìn)行分析, 其原始信號(hào)圖、頻譜分析情況如圖6所示。根據(jù)動(dòng)力學(xué)分析,EQ6BT5.9 型柴油機(jī)在工作過(guò)程中對(duì)氣缸體的主要振動(dòng)激勵(lì)源如下: (注:F 為柴油機(jī)轉(zhuǎn)頻、怠速工況下F=12.5Hz）。

圖6 原始信號(hào)及頻譜圖。

　　3) 整機(jī)(六個(gè)缸)活塞橫向撞擊氣缸壁;　頻率:6F從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)頻譜分析的結(jié)果來(lái)看與動(dòng)力學(xué)分析一致, 驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可靠性。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　發(fā)動(dòng)機(jī)低頻振動(dòng)信號(hào)采集系統(tǒng)能夠方便應(yīng)用于振動(dòng)信號(hào)的實(shí)時(shí)采集與分析, 具備快速連接、靈活快捷獲取數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn), 可實(shí)現(xiàn)大批量、無(wú)限時(shí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。本系統(tǒng)已成功運(yùn)用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢測(cè)與診斷, 加之PC 機(jī)的普及性, 更使得這套系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。