Labview环境下基于声卡的旋转机械振动信号数据采集系统文献综述

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1、文献综述Labview环境下基于声卡的旋转机械振动信号数据采集系统1前言部分（阐明课题的研究背景和意义）随着计算机技术和虚拟仪器技术的发展，虚拟仪器逐渐成为现代仪器的发展方向，其中大部分虚拟仪器都是基于各种数据采集卡，如NI公司的Lab-PC-1200数据采集卡，研华公司的PCL-1800型数据采集卡。在对采样频率要求不高的情况下，可以利用计算机的声卡进行数据的输入和输出。声卡是一种非常优秀的音频信号采集系统，其数字信号处理器包括模数变换器ADC和数模变换器DAC。ADC用于采集音频信号，DAC则用于重现这些数字声

2、音。声卡已成为多媒体计算机的一个标准配置，因此基于声卡的虚拟仪器具有成本低、兼容性好、通用性和灵活性强的优点，可以不受硬件限制，安装在多台计算机上[1]。旋转机械是工业生产中的重要设备,其运行状况是否完好,将会直接影响到企业的效益。因此,对这些设备进行状态监测及故障诊断是十分必要的。旋转机械大部分的故障征兆都包含在设备的振动信号中,通过故障诊断系统对旋转机械进行振动信号的监测与分析,可为判断设备是否正常运行,是否存在潜在的故障及预测故障的发展趋势等提供有力手段。在利用专家系统技术对机械设备进行故障诊断的过程中，故障

3、征兆的提取是非常重要的环节之一[2]。2主题部分（阐明课题的国内外发展现状和发展方向，以及对这些问题的评述）虚拟仪器是微电子、通信、计算机等现代科学技术高速发展的产物。自从1785年库仑发明静电扭秤，1834年哈里斯提出静电电表结构以来，电测仪表和电子仪器随着相关技术的进步、仪器仪表元器件质量的提高和测量理论方法的改进得到飞速发展。5从十九世纪初到二十世纪末，测量仪器经历了模拟仪器、电子仪器、数字仪器、智能仪器等阶段，发展到现在的虚拟仪器。模拟仪器主要有模拟式电压表、电流表等，这些仪表解决了当时对某些量的测量的需求

4、。从二十世纪初到五十年代左右，测量仪器的材料性能得到改善出现了电子管，同时测量理论和方法与电子技术、控制技术相结合，出现了以记录仪和示波器为代表的电子仪表五十年代以后随着晶体管和集成电路的出现以及应用电子技术的发展将数字技术成功地应用到测量仪器。这时电子控制集成电路和计算机技术开始融为一体成为测量仪器的主要特征。七十年代初第一片微处理器问世，微型计算机技术从此发展迅猛，在其影响下测量仪器呈现出新的活力并取得了长足进步。伴随微电子技术、计算机技术、网络技术的迅速发展及在电工电子测量技术领域的应用，测量仪器也不断进步和

5、发展，出现了智能仪器。智能仪器是将微机置于仪器内部，使仪器具有控制、存储、运算、逻辑判断及自动操作等智能特点，并在测量准确度、灵敏度、可靠性、自动化程度、运用能力及解决测量技术问题的深度和广度等方面都有明显的进步。这种内置微处理器的仪器，既能进行自动测试又能完成数据处理，可取代部分的脑力劳动[3]。随着电子技术、微计算机技术的发展，智能仪器的智能水平不断提高。虚拟仪器的核心思想是利用计算机强大的资源使本来需要硬件实现的技术软件化,以便最大限度的降低系统成本,同时提高系统的灵活性。在虚拟仪器系统中,信号的输入环节一般

6、采用数据采集卡实现。商用的数据采集卡具有完整的数据采集电路和计算机接口电路,但一般比较昂贵。计算机自带声卡是一个优秀的数据采集系统,它具有A/D和D/A转换功能,不仅价格低廉,而且兼容性好、性能稳定、通用性强,软件特别是驱动程序升级方便[4]。如被测对象的频率在音频范围内,同时对采样频率要求不是太高,则可考虑利用声卡构建一个数据采集系统。最近,已有较多的学者将计算机声卡和虚拟技术相结合,进行了探索研究,并将其应用到许多方面。受声卡的最高采样频率所限制,该项技术较多地应用于声场信号的处理、噪声信号测试、齿轮故障测试、

7、心电信号的采集分析等信号频率不是过高的场合[5]。1997年美国NI公司推出了一种新的仪器总线标准PXI总线标准。制定PXI规范的目的是为了将PC的性能价格比优势和PCI总线面向仪器领域的必要扩展结合起来，以期形成一种主流的虚拟仪器测试平台。相对VXI仪器，按PXI总线标准制成的PXI仪器具有成本低、便于组成便携式测试系统等优点。这些以PC为核心、由测量功能软件支持，具有虚拟控制面板、必要仪器硬件和通信能力的PC仪器或VXI仪器就是虚拟仪器[6]。在工业过程中的数据可以以一种有用的形式被程序所使用，用来构建监测和软

8、传感器的应用之前，大量的数据需进行预处理[7]。声卡作为数据采集卡，其A/D转换功能已熟，而且计算机无需添加额外配件便能完成采集功，具有价格低廉、采样精度高，可以构成一个较高采样精度、中等采样频、灵活性好的数据采集系统[8]。尤其是声卡与虚拟仪器相结合的信号采集技术具有广阔的应用前景[9]。声卡是用DMA方式进行数据传送的，能极大地降低对CPU的占用率。基于