1、 PDF外文：http:/ 中文 2835 字 出处： 28th Int. Spring Seminar on Electronics Technology LabVIEW 分析工业环境中机械振动的实际应用 Ioan Lita, Daniel Alexandru Visan, Gelu Mujea, Dan Ghita Electronics and Computers Department, University of Pitesti Str. Targul din Vale, Nr.1, Pitesti, ROMANIA lita.upit.ro, visanupi
2、t.ro 摘 要 在简要的介绍机械振动 的源头及其对工业 环境 的影响后， 在本文提出一个 新的 机械振动的通用监 测及 分析系统 。 在这项工作中提出的配置系统的目 的 是用于分析和监测的工业机器的机械振动。该系统的主要 有三 部分 ： 连接到个人电脑 的数据采集板，振动传感器，在 LabVIEW 图形化编程环境下实现的分析和控制软件。所提出的方案与其他类似的 方案 相比 ，它 的主要优点是它 所具有 灵活性。 该软件相对其他机械振动分析软件容易 操作得多， 例如：地球动力学 /振动监测系统 ；公路，桥梁或塔监控系统 。 此外，该设备 是很容易扩展到更多
3、的传感器，可以安装迅速，具有友好的图形界面，但不昂贵。 1. 引言 监测 环境振动 的 能力是重要的 ， 无论 是 从研究的角度 看 ， 还是 工业应用 方面，如自适应控制，状态监测，工艺优化和质量控制 。 直到今天 ， 大量的工作已经完成， 如 在环境机械振动分析，工具等方面的监测和控制 等等。 例如，有一种日益增长的趋势，指明建筑振动 的临界值 ，限制值条件 ，临界值 是 指 有干扰和不确定性 下的振动水平 ，限制值是 指可能 振动干扰的 振动水平 。 这些值通常用在建筑规格， 控制报告频率和预先计划的执行情况和减轻补救行动。 此外，在工业领
4、域， 这 个类似的系统，在这项工作提出了允许各种机械的连续监测，提供信息服务 ，便于 对故障或故障早期检测。 这样就能预防更 进一步严重 故障 甚至 损坏 ， 要不 可能会损害机器的性能或危及厂房及操作人员。为监测环境 和 机器 的状况 ， 可以使用 计算机的多种传感器。在这方面的 工作，它有 简单，灵活，操作方便 等优越性 。这些表演，主要是由于应用程序使用的 LabVIEW 软件，该软件是非常适合这种。 之所以有如此出色性能， 主要是由于对 LabVIEW 软件是非常适 应此类工作的。 2. 分析类型 振动数据绘制成振幅随时间称为一个时域数据配置文件。时域图必须用于
5、所有线性和往复机械运动。这种技术是在机器的整体分析 方面 有助于研究 操作 条件 2 的变化。然而，时域的数据很难使用。由于在这个情节类型的振动数据都将代表在任何时候总位移， 所以 这是很难确定任何特定的振动源的。 从实用的角度来看，简谐振动职能是关系到旋转或运动部件的圆频率。因此，这些频率的多是 机械 一些基本的运行速度 ， 这体现在每分钟转速（每分钟转速）或每分钟周期（每分钟）。 确定这些频率是第一 个 基本步骤 是分析 机器 的 运行状况。 图 1.不同类型的振动分析 能 使我 们能够 精确的估算并 检测 一个复杂的机械设备的 故障点 （以变速箱为例
6、） 频域数据进行快速傅立叶变换得到转换 的 时域数据（ FIT）。 FFT 的让每一个复杂的机械部件的振动频谱将作为一个独立的频率峰值显示。 为了能提前对机器维修，诊断及其他使用，关键是能判断振动类型是正常还是异常模式。 频域的 设计不需 手动操作 ，但 需要隔离的组件 ，从而 构成了一个时间跟踪。 导致大多数旋转机械故障 与 元件的频率与运行速度有关。因此，显示和分析能力作为振动频率分量的频谱是非常重要的。 这两种时域和频域的振动数据可以被 得到并分析得到两种初级状态： （ 1）稳定状态或（ 2）动态。 稳态振动数据假
7、设机器或系统的运作过程中的一个常数，或稳定状态 的 条件下 。换言之，机器是 自由 的动态变量，如负荷，流量，技术等，这是在获取数据时的振动过程中的机器或系统的分析是在一个固定的速度和具体的操作参数运行。 动态或实时数据提供了一个 动态图像 。这种方法更好 的 提供了两种机器振动的动态配置的画面。采集的数据利用稳态方法将个人资料和建议，振动幅度不变。然而，事实并非如此。所有动态的力量，包括运行速度快，在所有机器不断变化。当实时数据采集方法的使用，这些变化是捕获并分析显示。 3. 系统框 图 机械振动的分析和监测所使用的系统的简化框图 如 图 1。 &nbs
8、p; 3 在这种系统的传感器 起到 一个非常重要的作用。获得的数据是从一个加速 计 。 加速也许是决定由机械振动产生的 力 最佳方法。这种传感器的数据类型与 得到 的相对加速度 用 万有引力常数来表示，加速度计的使用的好处是他们不要求一标定程序 就能 保证准确性 。 此外，另外一个非常重要的数据是从分析系统上的传感器上获得的。 当得到最好的结果是刚性 （永久） 的传感器 安装在机器 下 的情况。 以备 该系统是用于监测地球的机械振动，传感器安装在一个刚性的支持 还有几厘米僵化 。 在本文中我们用 ADXL250 传感器， 该传感器
9、功耗 低 ，完整的双轴加速度传感器与信号调节电压输出，全部在一个单片集成电路。该器件 能测量 50克满量程加速度 。 同时它也可以测量动态加速度（振动）和静态加速度（重力）。ADXL250 的两个传感轴是正交的。两个传感轴都是 硅芯片同一平面上。选择该电路，因为 该电路 噪音低，更宽的动态范围，降低能耗和改善零克偏置漂移。 装置规模的因素可以增加 38 毫伏 /克到 76 毫伏 /通过连接之间 VOUT 和偏移空针跳线克。另一个 我们选择它的 动机是他的零电路 0.4 克克在工业温度范围内，这代表着非常良 好的性能漂移 ， 与其他类似电路的例子 相比 。在电源电压为 5V 时 ，功耗 约 为
10、1.8 毫安 . 图 2.机械振动监测与分析系统 的 框图 数据采集板用于转换从传感器 PCI - 5503HR 上采集的 信号。此数据采集板有 16个单端或 8 路差分模拟多路复用到 16 位 A / D 与 200 kHz 的最大 转换频率 。在PCI - 5503HR 数据采集卡处理 FIFO 和 DMA 和数据是在 Windows 操作系统的 环境下 获得的 。它也有 16 + 32 TTL 电平数字 I / O 线在 PCI - 5503HR 板连接终止了 68 针连接器， 他们在 PC 机的后面 。差分 输入 量 是 8，支持电压范围 是 0-10V或 10
11、V。 此外，它可以在几个步骤程序中输入放大器增益（ 1 ， 2 ， 4 ，高投入水平或 x1， X10 和低投入水平 X100 更为 x8）。 以下 该应用其他的比较重要参数： 过压保护设在 25 V； 差分线性 为 3 LSB； 增益漂移 7 ppm/C ； 零点漂移 2 ppm/C ； S/(N+D) 83 dB 每分钟；总增益为 90dB 的谐波失真 。 这块板 完全实现了通用振动分析系统的要求 ， 但如果它是更迅速 获取并转换信号，它必须要选着一个贵很多的 ， 有采样率的设备。 4. LabVIEW 的应 用 在 LabVIEW 的虚拟仪器 中 分析 得到 的机械振动变化 曲线如下图所示， 可以看出，加速度计 得到 的信号（位移信息）在时间 轴 和频域 轴表述出来 。 还允许使用可调带通滤波器 的 应用程序，以 便 选择一个从速度信号的功率谱 的 特定区域。 当是要隔离的不同振动频率 时， 这种方法是有用的 ， 当信号只从一个基调上获取时，
