振动虚拟测试系统的研制

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1、第六届“挑战杯”广东省大学牛课外学术科技作品竞赛获奖作品振动虚拟测试系统的研制*胡红斌指导老师：洪添胜（工程学院，华南农业人学，广东广州，510642）摘要：利用虚拟仪器幵发平台LabVIEW,对振动测试系统进行了虚拟化设计。此测试系统由LB-301型激光位移传感器将被测物体的位移变化转变为电压的变化，然后用虚拟仪器对输进数据采集卡的电压信号进行实时采集，所编制的软件对采集到的数据加以初步分析，并以spreadsheet文件的格式存储起来，以便作进一步的分析处理。试验结果表明：通过采用虚拟技术对振动测试系统的虚拟设计，系统更加灵活、开放，而且开发周期短，能比较客观地测试岀振动的一般参

2、数。关键词：LabVIEW;虚拟仪器位；移传感器；数据采集卡现代计算机技术的进步极人地推动了测控仪器行业的发展。而传统的测控仪器越来越满足不了测控领域的要求，各种复杂的测试系统，各个厂家的不同设备，使用者需要很多的专业知识，这样的仪器使用效率和使用频率均很低，只驶件存在兀余山。虚拟仪器正是在这样的背杲下产生和发展起來的。虚拟仪器是指通过应用程序将通用计算机与功能模块化侦件结合起來，用户可以通过友好的图形界面来控制操纵这台计算机，就像在操作自己定义设计的一台单一仪器一样，从而完成对数据的采集、分析、显示、数据存储等功能⑵。本文采用的虚拟仪器开发平台LabVIEW是NI公司开发的面向仪器

3、与测控过程的图形语言开发平台，直观的前面板与流程式的编程方式相结合，是构建虚拟仪器的理想工具。它提供了基于图形化的编程语言G的开发环境。软件前Ifli板保持了传统直观的视觉和感觉效果，包括各种控件、按钮、指示器等。流程图式的程序设计与科技工程技术人员较为熟悉的数据流和方块图的概念是一致的，而R由于流程图与传统的程序设计语言的语法细节无关，构建和测试程序可以少费时间，可大大提高软件的开发速度，在短时间内设计、构建和更改H己的虚拟仪器系统。振动测试系统中引入虚拟仪器技术，可以组成一套根据实际盂要灵活设计的系统。如显示振动波形图，对振动波进行频谱分析，数据的存储等。均由相应的软件模块完成。

4、仪器系统用到的硕件只冇通用的数据采集卡，其余功能均由软件实现。1振动虚拟测试系统的构成本作品获第六届“挑战杯”广东省大学生课外学术科技作品竞赛优秀奖本系统采用的传感器是激光位移传感器，被测对彖的表而耍求平整光滑。用LabVIEW提供的图形化编程环境，开发一套应川软件，结合配套的A/D转换卡，对传感器的信号经调理后进行数据采集，由相应的波形得出播种机排种板的振动规律。存储在计算机上的测试数据可作进一步的分析处理。1・1系统硬件的构成振动虚拟测试仪的硬件系统结构如图一所示。它以PC机为核心，机内装有LabVIEW虚拟仪器开发平台。采用LB-301型激光位移传感器，数据采集使用NI公司的P

5、CI-MI0-16E-1型数据采集卡，传感器输出的模拟信号经预处理后输入到A/D卡的模拟量输入通道。位移传感器信号处理装置接线端子DA/PC机形象、直观地被监测岀來。开始图一系统硬件构成图1.2系统软件的设计系统软件的关键是对数据采集R的某一通道的电压值进行实时采集。采集的信号经过滤波后,町在虚拟仪器的前面板即计算机的屏幕上显示，这样振动就实时、此外，为了对被测对彖的位移或振动的变化规率进行记录，以便以后作进一步的分析处理，必须在程序屮加入存储测试数据的程序模块。还应在spreadsheetfile数据文件中加入适当的表头，如实验时间、被测对象的名称等，以便区分不同的数据文件。基于对

6、被测对彖适应性的考虑，该软件应选取采样频率可调的程序模块。在选择数字滤波器时，由于大部分被测对象的振动频率均处在低频段，故可考虑使丿IJ低通滤波器⑶。图二程序流程框图本程序分为五个部分：打开或新建数据文件、数据采集、信号分析处理、结果显示、数据存储。其程序流程图如图二所示。1.3振动虚拟测试仪的操作界面此仪器的操作界面分为显示区、控制区两部分。显示区分波形显示区和频域信号显示区；控制区包括采样频率调节、滤波频率调节、清频、停止等功能键，如图三所示。■►~・ii•anit

7、A〕I卩血］0.096=-10.00^dBWns0.050-20.000.()00-30.00WVVa/-40.00图三测试仪的操作界面程序框图在LabVIEW屮，框图是一种类似于普通流程图的结构，各应用程序模块就是按照框图的逻辑结构运行的，这种框图是程序运行的基础⑷，包含了仪器模块的操作控制、数据的采集分析与显示。数据采集模块的程序如图4所示。本应用软件的数据是以spreadsheet的文件形式存储起來的。借助其它WINDOWS应用程序如EXCEL的数据