基于labview的发动机故障振动信号分析

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1、第30卷第6期辽宁工业大学学报(自然科学版)Vol.30,No.62010年12月JournalofLiaoningUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)Dec.2010基于Labview的发动机故障振动信号分析霍红博,何辉（辽宁工业大学汽车与交通工程学院，辽宁锦州121001）摘要：基于Labview测试系统的软硬件选择与设计，在此基础上利用了Labview的高级信号处理工具箱中的小波包信号分解的模块，分别对发动机怠速900r/min及中速2000r/min的正常

2、及故障振动信号实现了小波包分解。通过实际测量和分析，验证了该方法的可行性，并得到初步规律。关键词：发动机故障；振动信号；Labview测试系统；小波包分解中图分类号：U464文献标识码：B文章编号：1674-3261(2010)06-0-0AnalysisofFailureVibrationSignalfromEngineBasedonLabviewHUOHong-bo,HEHui（Automobile&TrafficEngineeringCollege,LiaoningUniversityofTechnology,

3、Jinzhou121001,China）Keywords:enginefailure;vibrationsignal:Labviewtestingsystem;waveletpacketdecompositionAbstract:ThesoftwaredesignandhardwarechoiceoftestingsystemwerecompletedbasedonLabview,waveletdecompositionofmodelsinadvancedsignalprocesstoolboxofLabviewwa

4、sadoptedtohavedecomposedthefailureandnormalvibrationsignalsofengineunderidle900r/minandmiddlespeed2000r/min.feasibilityofthismethodisverifiedwiththeactualmeasurementandanalysis,withpreliminaryruleobtained.汽车发动机是汽车的重要动力装置，其结构复压电加速度传感器（图1），电荷放大器(图2),NI杂，工作条件恶劣，在长

5、期使用过程中处于各种复USB-6009数据采集卡(图3)。杂环境，发动机技术状态参数或性能参数将会降本课题主要用到的编程软件是Labview，同时低，这终将导致故障，从而使得发动机部分或完全要安装NI-DAQmx驱动，还需要用到LabVIEW的高丧失工作能力，因此发动机故障诊断已经引起人们级小波分析工具箱。高度重视。通过发动机振动信号的分析可以为发动1.2软件的实现过程[1]机故障诊断提供依据。本课题在建立Labview测试(1)小波分解原理。小波分解是将频带进行多层系统基础上，对发动机的正常和故障振动信号进行次划分

6、，对多分辨率，分析没有细分的高频部分进测试与分析，对于掌握发动机的故障特征，为发动一步分解。并能够根据被分析信号的特征，自适应机故障诊断提供有效的方法和手段。地选择相应频带，使之与信号频谱相匹配，从而提高了时频分辨率，因此小波分析具有更广泛的应用1系统硬件组成及软件设计价值。时域信号为f(t),则其连续小波变换为：1.1系统硬件组成1+∞tb−Wab(,)、=Ψft()()dt(1)f∫首先根据实际需要进行了硬件的选择，包括：a−∞a收稿日期：2010-10-26作者简介：霍红博(1982-)，男(满族)，辽宁兴城人

7、，硕士生。何辉(1954-)，男，辽宁锦州人，教授。390辽宁工业大学学报(自然科学版)第30卷图1加速度传感器图2电荷放大器图5level和path参数2振动信号测试及分析本实验分别对发动机怠速900rpm、中速2000rpm下缸盖，缸壁的振动加速度进行了测量，并对其进行3层小波分解。图6、7分别为怠速下缸盖垂直加速度的正常图3NIUSB-6009数据采集卡信号与故障信号（拔掉火花塞）的1级小波信号，工程实际中一般是经过实际采样得到离散信频率为0~12.5Hz段。可以看出故障信号的能量值号，因此多用离散二进小波变换

8、进行小波分析，离是无故障信号能量值的1.25倍左右。散二进小波变换的实质是将小波变换中的a,b离散为的形式。即−−jkWabW(,)=(2,2)(2)ff通过小波分解可将原始信号分解成不同频率[2~4]段的时域信号。(2)具体软件实现。LabVIEW的高级小波分析工具箱中提供了小波包工具箱。在该工具箱中,主要包括了CreateWPsession