基于labview的振动信号采集的设计Word下载.doc

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指导教师：

王书林副教授

起迄日期：

2014.3～2014.6

设计地点：

车辆工程实验中心

GraduationDesign（Thesis）

ALabVIEW-basedVibrationDataAcquisitionandSignalProcessingSystemDesign

By

GONGXUWEI

SupervisedBy

Assoc.Prof.WANGShulin

DepartmentofVehicleEngineering

NanjingInstituteofTechnology

June2014

南京工程学院汽车与轨道交通学院毕业设计（论文）

摘要

仪器的技术、计算机的技术、总线的技术和软件的技术是由虚拟仪器构成并将它们紧密的联系在一起，仪器的极大一部分的功能是依靠计算机数据处理能力，不再需要传统仪器繁琐的结构，形成的一种新的仪器模式。

如今的虚拟仪器技术还存在许多的弱点。

首先，部分检测系统任处于相对比较落后的状态，将各种示波器连接至计算机。

通过一些繁琐的步骤对示波器的波形进行各种调整，有时候还需要同时显示多个波形时，需要连接多个示波器。

其工作不仅复杂，而且控件占用率也比较高。

在企业中，这也大大提高了企业的运营成本，在研究项目的过程中也会出现各种麻烦的步骤。

同时，现有的虚拟仪器技术也是仅仅停留在数据采集、数据分析的单独步骤上，没有将两者很好的结合在一起。

在系统运行的过程中，两者是独立分开工作的，增加了数据分析结果的时间，对应的工作效率也有所降低。

本设计采用了NIPCI-6024E采集卡进行数据采集，运用相关的虚拟技术知识将数据采集到电脑中，再用Labview软件设计的振动信号采集系统对采集卡所传来的数据信号进行存储、调整、显示波形、数据分析等一系列工作。

同时在Labview软件的显示界面上对电机转速进行调整，调整的信号通过采集卡反馈到变频器，再通过调整变频器电压值，实现对电机的调速，以此形成了一个完整的循环过程。

本设计是虚拟仪器在测控领域的一次成功尝试。

该系统将电机转速控制、数据采集、采集数据实时显示、在线分析、存储及离线分析等功能进行有机的结合在一起，形成了一个完整的整体。

本设计大大简化了振动信号采集的过程，将多个工作同时进行，缩短了分析的时间，波形显示也对应变得明朗清晰。

关键词：

虚拟仪器；

数据采集；

采集卡；

LabVIEW

ABSTRACT

Instrumenttechnology,computertechnology,andsoftwaretechnologybusisconstitutedbythevirtualinstrumentclosecontactwiththem,agreatpartofthefunctionistorelyonthecomputerapparatusdataprocessingcapability,eliminatingtheneedforcumbersometraditionalinstrumentsstructureformationofanewmodeloftheinstrument.

Today,therearemanyvirtualinstrumenttechnologyweaknesses.First,anypartofthedetectionsystemisrelativelybackwardstate,variousoscilloscopeconnectedtothecomputer.Bysometediousstepstomakevariousadjustmentsoscilloscopewaveforms,andsometimesalsoneedtosimultaneouslydisplaymultiplewaveforms,youneedtoconnectmultipleoscilloscope.Itsworkisnotonlycomplex,butalsorelativelyhighoccupancyratecontrols.Inbusiness,italsogreatlyincreasesthecostofdoingbusiness,inthecourseofresearchprojectsinavarietyoftroublesomestepwillappear.Meanwhile,theexistingvirtualinstrumenttechnologyismerelydatacollection,dataanalysisonasinglestep,withoutthegoodcombinationofboth.Duringthesystemoperation,thetwoindependentworkingseparately,increasingthetimeforanalysisofdata,thecorrespondingefficiencyisdecreased.

ThisdesignusestheNIPCI-6024Edataacquisitioncardcollecting,usingvirtualtechnology-relatedknowledgewillcollectdatatoyourcomputer,thenLabviewsoftwaredesignvibrationsignalacquisitionsystemforcollectingdatafromthecardtostorethesignal,adjustwaveformdisplay,dataanalysisandaseriesofwork.Labviewsoftwaresimultaneouslyonthedisplayscreentoadjustthespeedofthemotortoadjustthefeedbacksignaltotheinverterviacapturecard,andthenbyadjustingthevoltagevalueoftheinverter,themotorspeedtoachieveit,thusformingacompletecycle.

Thisdesignisavirtualinstrumentinthefieldofmeasurementandcontrolasuccessfulattempt.Thesystemwillmotorspeedcontrol,dataacquisition,real-timedisplayofdataacquisition,onlineanalysis,storageandofflineanalysisfeaturessuchasorganicallycombinetogethertoformacompletewhole.Thisdesigngreatlysimplifiestheprocessofvibrationsignalacquisition,multipleworksimultaneously,reducingtheanalysistimewaveformdisplayalsocorrespondsbecameclearclarity.

Keywords:

Virtualinstrument;

Datacollection;

Acquisitioncard;

LabVIEW

目录

第一章绪论 4

1.1引言 4

1.2课题背景 4

1.2.1我国现有测控技术的发展 4

1.2.2未来虚拟仪器发展的形势 5

1.3本设计所做的工作 6

1.3.1电机转速的控制 6

1.3.2硬件系统的设计 6

1.3.3软件系统的设计 7

第二章虚拟仪器 8

2.1虚拟仪器技术的概述 8

2.1.1虚拟仪器的概念 8

2.1.2虚拟仪器的特点和优势 8

2.1.3虚拟仪器测试系统的组成 8

2.1.4虚拟仪器的软件结构 9

2.2虚拟仪器的开发软件 10

2.2.1虚拟仪器的开发平台——Labview 10

2.2.2Labview软件应用介绍 11

第三章信号采集系统硬件介绍及应用原理 12

3.1系统硬件选择 12

3.1.1PC机 12

3.1.2传感器 12

3.1.3NIPCI-6024E数据采集卡 12

3.2采集系统的应用原理 13

3.2.1数据采集概论 13

3.2.2采集系统的一般组成及各部分功能描述 14

3.2.3输入信号的类型 15

3.2.4输入信号的连接方式 18

3.2.5测量系统分类 18

3.2.6选择合适的测量系统 20

3.2.7数据采集卡的性能指标 22

第四章信号采集系统软件设计及应用原理 23

4.1程序模块化设计概述 23

4.1.1程序设计的模块化原则 23

4.1.2系统设计的软件模块划分 23

4.2信号采集系统的软件成果 24

4.2.1电机转速控制子VI 24

4.2.2数据信号采集及保存程序 25

第五章信号采集系统的具体实现及成果 26

5.1硬件组成 26

5.2软件的具体实现 26

5.2.1登陆界面前面板 26

5.2.2电机转速控制前面板 27

5.2.3数据采集及保存前面板 27

5.2.4信号分析前面板 28

5.2.5模拟信号的分析实图 28

第六章振动信号的频谱分析 30

6.1频谱分析的理论知识 30

6.1.1功率密度函数的定义 30

6.1.2功率谱密度函数的物理意义 30

6.1.3功率谱的计算 31

6.1.4自功率谱密度 32

6.2振动信号的频谱分析结论 33

第七章总结 37

致谢 38

参考文献 39

第一章绪论

1.1引言

Labview作为一个虚拟仪器软件开发平台是目前测控行业的热门技术。

测量与控制在现代科技技术的应用，在众多领域，如工业生产、国防现代化和国防科技得到了广泛的应用，它已被认为是现代科学技术的一个重要条件明显标志。

Labview图形化的编程语言使得虚拟仪器的开发效率的得到了很明显的提高。

在第二十世纪，70年来，随着计算机技术的发展，微电子技