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1、中国科技论文 实 验 技 术 与 管 理 Vol121No15200410统计源期刊基于DRVI平台下的多传感器综合实验教学刘伟伟,张松涛(大连理工大学机械工程学院,大连 116023)摘 要:虚拟仪器是当代测量技术发展的一个重要方向,它几乎可以完成经典的测试信号处理的全部功能。本文介绍了基于DRVI平台下的多传感器综合实验的系统结构组成,并对底座振动及主轴转速的测试方法和内容进行了阐述。关键词:虚拟仪器平台;多传感器;实验教学中图分类号:TM93文献标识码:B文章编号:100224956(2004)0520010203在机械工程中对于非电量的测试,都是
2、选用各种传感器,把外界输入的非电信号转换成电信号,然后将其输入的电信号继续输送给后续的配套测量电路及终端装置,以便进行电信号的调理、分析、记录或显示。在整个环节中可以说传感器是首当其中的装置,故而对于熟练掌握传感器的工作特性更显得十分重要。在传统的非电量测试实验中,一般都直接采用被测硬件,进行电路设计和软件编程,这种使用固定现成仪器只能做单一实验的模式,成本高操作烦琐,在某种程度上也大大束缚了学生的积极性和创新意识。虚拟仪器技术的出现,不但解决了以上众多弊端,而且,几乎可以完成经典的测试信号处理的全部功能。我们采用的快速可重组虚拟仪器平台下的多传感器综合实验,
3、已在实验教学中得到应用。1 系统的结构组成本系统采用深圳蓝津公司推出的测控软件———快速可重组虚拟仪器平台(DRVI)及多功能转子实验台。实现对多功能转子实验台多参数监测与信号处理。DRVI是基于软件总线和芯片结构的快速可重组虚拟仪器,该仪器技术的主体为一个带软件控制线和数据线的软主板,其上可插接软内存条、软仪表盘、软信号发生器、软信号处理电路、软波形显示芯片等软件芯片组,并能与A/D卡、I/O卡等信号采集硬件进行组合与连接,构成一个能根据应用需求快速重组的虚拟仪器。系统中采用了软件总线、计算机硬件即插即用和热插拔的设计思想,虚拟仪器重组过程中无需编译、链接和
4、开发环境支持,在虚拟仪器生产者所提供的模块化虚拟仪器平台的基础上通过简单的可视化插/拔软件芯片和连线,就可以完成对仪器功能的快速裁减、重组和定制过程。多功能转子实验台是一个综合性实验台架,在这个台架上可以灵活的安装振动、转速、噪声、位移、转矩、扭矩和力等机械参量测量的传感器,进行综合性的工程测试。多功收稿日期:2003212218作者简介:刘伟伟(1955—),女,工程师1©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.基于DRVI平台下的多传感器综合实验教学11能转子实验安装结构示
5、意图如图1所示。图1 多功能转子实验安装结构示意图根据实验要求,我们制定了底座振动测试、主轴转速测试的实验教学方案,配制了实验仪器。主要仪器有:计算机、多功能转子实验台、LDAQ2EPP2数据采集仪、SLM24000振动变送器、电源盒、前置器、YD237加速度传感器、CD221速度传感器、LHYF2122A光电转速传感器。XFD27A型低频信号发生器和JZ21激振器。2 实验的实现(1)底座振动测试振动测试包括两种方式:①测量机械或结构在工作状态下的振动,如振动位移、速度、加速度、频率和相位等,了解被测对象的振动状态,评定等级和寻找振源,对设备进行监测、分析、
6、诊断和预测;②对机械设备或结构施加某种激励,测量其受迫振动,以便求得被测对象的振动力学参量或动态性能,如固有频率、阻尼、刚度、频率响应和模态等。本测试采用加速度传感器和速度传感器分别测底座振动的加速度和速度。将加速度传感器和速度传感器放置在底座上,通过传感器测得的信号经过振动变送器,再通过数据采集仪送入计算机进行监测和处理。图2 加速度传感器和速度传感器测振动测试界面如图2所示。图2中的左图为通过传感器测得的时域信号,右图为经过频谱运算芯片对时域波形进行FFT变换后而得到的幅频图。从幅频图中可大致看出底座的振动频率。(2)主轴转速测试©1995-2005Tsi
7、nghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.12实 验 技 术 与 管 理本测试采用光电传感器测主轴转速。测试方法是:在转轴上贴上一小块1平方厘米的反光纸,从光电传感器发射一束入射光照到转轴上,通过调节传感器与轴的距离和拧传感器上的调节扭使传感器对轴不敏感,而对反光纸敏感,从而产生脉冲电压或电流,通过计算单位时间内的脉冲个数来计算主轴转速。光电传感器测得的脉冲波形如图2所示。门限值为计数脉冲的阈值,若超过门限值,则进行一个脉冲个数。如图3所示,当前的主轴转速为187018240转/分钟。图3 光电传感器测
8、主轴转速结论 实验证明:DRVI平台下
