基于USB和LabVIEW的轴承振动信号采集和分析

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1、中文摘要基于USB和LabVIEW的轴承振动信号采集和分析摘要工业生产中会因轴承磨损造成设备故障，甚至损坏。为了保证设备正常工作，实时监测轴承的振动信号，进行故障诊断是非常重要的。在轴承缺陷检测和诊断的过程中，有缺陷的轴承振动信号分散在一个较宽的频带范围，很容易被噪声和低频信号所掩盖。因此，在对轴承振动信号进行故障诊断的研究中，对信号进行频谱分析，判断轴承缺陷的类型是一种重要方法。本文提出一种基于USB数据采集和LabVIEW的系统设计，用于运行状态下轴承振动信号的实时采集和分析。作者主要完成的工作包括：1、论文调研了轴承故障诊断的国内外现状与发展情况，并分析了常用

2、的轴承故障诊断技术。鉴于轴承振动检测技术的要求，提出了基于USB数据采集和LabVIEW的系统设计方案。2、介绍了滚动轴承的振动机理和引起轴承振动的各种因素。详细分析滚动轴承振动信号的特征，并给出典型轴承的各种特征频率的计算公式。随后给出了轴承滚动件局部缺陷的振动模型，并根据CWRU轴承中心提供的数据，利用MATLAB软件在时域和频域对良好轴承以及各种缺陷轴承的振动信号进行分析和比较。3、论文提出了一种USB接口的数据采集卡，实现对轴承振动信号的采集。该采集卡采用AVRmega16作为控制芯片和USBN9604作为接口芯片，并给出了固件程序和驱动程序的设计方案。4、

3、通过在LabVIEW平台下进行上位机程序编写，实现对采集过程的控制和系统结果的实时显示。5、最后在给定的轴承参数下，得出良好轴承，以及外环、内环以及外内环滚珠均存在缺陷时的振动波形图和频谱图，并进行分析比较。关键词：轴承缺陷；振动分析；故障诊断；USB；LabVIEWI英文摘要AcquisitionandanalysisofbearingvibrationsignalsbasedonUSBandLabVIEWAbstractIntheindustrialproductionfield,equipmentscouldbebrokendownorevendamagedc

4、ausedbybearingwear.Toensuretheequipmentworkingproperly,itisimperativetomonitorbearingvibrationsignalsinreal-timemanneranddetectthefaults.Intheprocessofbearingdefectdetectionanddiagnosis,thefaultybearingvibrationsignalsarescatteredinawidefrequencyrange,whichcanbeeasilymaskedbynoiseandlo

5、w-frequencyeffects.Therefore,itisanimportantwaytoanalysisthesignalspectrumanddeterminethetypeofbearingdefectsinthestudyofbearingvibrationsignalsforfaultdiagnosis.ThispaperpresentsaUSBdataacquisitionandLabVIEW-basedsystemdesigntocollectandanalyzetheoperatingconditionsofbearingvibrations

6、ignalinrealtime.Themainworkscompletedbytheauthorare:1.Thispaperinvestigatedthehistoryandlatestresearchsituationofbearingfaultdiagnosishomeandabroadaswellascommonlyusedbearingfaultdiagnosis.BasedonUSBdataacquisitionandLabVIEWsystemdesign,thesystemisproposedtomeettherequirementsofbearing

7、vibrationdetection.2.Thispaperintroducedvibratingmechanismandvarietiesoffactorstriggeringbearingvibration.Indetails,thispaperelaboratedthecharacteristicsofrollingbearingvibrationsignals,andformulasweregiventodeterminetypicalbearingcharacteristicfrequencies.Also,rollingbearingvibratio