基于虛擬儀器的振動測試分析系統(tǒng)

　　虛擬振動測試分析系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。系統(tǒng)硬件主要由9101壓電式加速度傳感器、DHF－10電荷放大器和PCI－6024E數(shù)據(jù)采集卡及計算機組成；系統(tǒng)軟件采用LabVIEW編寫，運行于win98/win2000系統(tǒng)下。

　　9101壓電式加速度傳感器為通用型寬頻帶傳感器，其電荷靈敏度為30PC/g(P：皮(10－12)，C：庫侖(1A·s)，g：加速度(9．8m/s2))，頻率范圍為0．2～10kHz，諧振頻率27kHz，可用于機械設備的振動測試。DHF－10電荷放大器用于傳感器輸出信號調(diào)理。PCI6024E為NI公司的PCI總線低價位數(shù)據(jù)信號采集卡，PCI總線傳輸速度快，數(shù)據(jù)轉換率高，可完成16路單端輸入或8路差分輸入，12位分辨率，200kS/s采樣率，最大輸入范圍±10V，提供與LabVIEW連接的驅動程序。

　　將采集卡與虛擬振動測試軟件安裝在一臺運行win98/win2000的PC機上，再連接加速度傳感器與信號調(diào)理單元，即構成一臺功能強大的虛擬振動測試分析系統(tǒng)。

2　虛擬振動測試分析系統(tǒng)的軟件設計

　　虛擬振動測試分析系統(tǒng)軟件編程采用美國NI公司的LabVIEW軟件，它是一種32位編譯型圖形化編程語言，使用數(shù)據(jù)流編程方法描述程序的執(zhí)行，用圖標和連線編寫程序，其應用程序由三部分組成：前面板、框圖程序和圖標/連接器，主要分三部分；參數(shù)設置區(qū)、功能區(qū)和圖形顯示區(qū)。通過參數(shù)設置和相應按鍵可實現(xiàn)振動加速度信號的采集與分析。

　　主要功能包括：數(shù)據(jù)采集、雙路虛擬信號生成、圖形顯示、均值和方差計算、數(shù)字濾波、任一路信號的自相關分析、FFT分析、自譜分析、雙路信號的互相關分析、互譜分析、理論幫助、數(shù)據(jù)存儲、報告打印等。

　　軟件的各功能模塊調(diào)用LabVIEW中相關的子VI，通過數(shù)據(jù)流的正確連接即可實現(xiàn)。如數(shù)據(jù)采集模塊調(diào)用Data Acquisition功能塊下的Anlog Input Utilities中的AIwaveformScan．vi子函數(shù)，即可以實時采集輸入信號；數(shù)字濾波模塊調(diào)用Functions DOWNSignal Processing DOWNFilters子模板中的多種數(shù)字濾波器；開關控制模塊調(diào)用Functiions DOWNStructure子模板中的公式節(jié)點，采用C語言編程格式實現(xiàn)邏輯切換；信號分析模塊分為時域分析和頻域分析，時域分析包括自相關、互相關處理，分別調(diào)用函數(shù)子模板中的Auto Correlation和CrossCorrelation兩個VI，頻域分析選用Functions DOWNSignal Processing DOWNFre－quency Domain子模塊中的AutoPowerSpectrum函數(shù)計算自功率譜、Cross Power Spectrum函數(shù)計算互功率譜、Real FFT實現(xiàn)FFT分析、Power＆Frequency Estimate VI估算出功率譜中的頻率峰值，即共振頻率；數(shù)據(jù)存儲模塊調(diào)用Functions DOWNFile I/O子模板中的write to spread－sheetfile函數(shù)，可將記錄數(shù)據(jù)存為電子表格或ASCII文件；打印報告可將存儲結果打印輸出；幫助模塊可提供振動測試分析的基本理論及本系統(tǒng)操作指導。

為了便于振動測試分析的實驗室教學，本系統(tǒng)設計了虛擬振動信號發(fā)生器模塊，該模塊采用正弦波疊加白噪聲模式，該子程序調(diào)用了Signal Generation中的sine wave．vi和UniformWhite Noise．vi，該功能通過前面板的數(shù)據(jù)采集一虛擬信號按鈕進行

[1].PCIdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/PCI_1201469.html.
[2].Powerdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/Power_1093617.html.