基于虚拟仪器的多点随机振动测试系统(测控)(LabView+CAD)☆

摘  要
现在的机械工程和机械工业中，振动测试、信号处理以及振动分析已是十分重要的环节。计算机和软件技术的迅速发展，虚拟仪器正在逐渐成为测试领域的发展领头羊，采用虚拟仪器实现振动测试与分析也成振动测试的发展趋势。本文先对虚拟仪器的发展及振动测试做了介绍，然后对虚拟仪器和传统仪器作比较，指出了虚拟仪器在很多方面较传统仪器都要经济、实用。本文是以个人电脑为硬件平台、以美国国家仪器(NI)公司开发的LabView软件为开发平台，配合必要的加速度计传感器、信号调理器和DAQ数据采集卡组成的多通道振动测试分析系统虚拟仪器。并且以多绳摩擦式矿井提升机为例，设计此测试系统对提升机传动系统振动的10个点（轴承位置）进行监控，并对故障进行判断。该系统能在计算机上通过软件控制数据采集、进行信号处理分析并显示结果，能满足实际振动测试分析的需要。而且系统的伸缩有很大的空间，可以根据需要扩加功能，可推广应用于我国机电工业的振动监控。
关键词：虚拟仪器、 振动测试、 提升机、 LabVIEW

ABSTRACT
In modern mechanical industry and mechanical engineering, vibration measurement and signal analysis is an important part.  With the development of computer and software development, virtual instrument become development direction in measurement field, vibration measurement and analysis based on virtual instrument has become the trend of vibration test. First this article introduce the development of vibration measurement and virtual instrument, and then compare tradition instrument with the virtual instrument, and show the merit of virtual instrument in economy and utility. So author develop virtual instruments of multichannel vibration measurement and analysis system based on PC as hardware workbench, laboratory virtual instrument workbench (LabVIEV) developed by America National Instruments corporation as development software, with essential sensor of accelerometer, signal conditioner and DAQ data acquisition card. Where, for example of mine hoist, I design a system to measure drive system of mine hoist and judgment the failure of it’s with LabVIEW. The system can control data acquisition, processing and display in computer, to meet the demand of vibration measurement and analysis.
Keywords：Virtual instrument、 Vibration test、 elevating conveyor、 LabVIEW

虚拟仪器技术是计算机测试控制领域的前沿技术，将虚拟仪器技术应用于测试相关的教学和工程实践领域是近年来研究热点。本文在当前最流行的虚拟仪器开发LabVIEW开发平台上设计了基于虚拟仪器的多点随机振动测试系统。本文本着经济、实用、简单的思想来设计，主要在以下几个方面作了介绍：对振动系统测点、传感器及数据采集卡的选择都作了介绍，更是详细的介绍了对采集后的数据处理分析。从功能需求的角度设计程序，编程方式简洁明晰，程序结构简洁，具有很大的伸缩空间，需要其他功能，只需稍微改动程序或添加必要内容，就能增加所需要的功能。

本课题任务是以虚拟仪器软件平台LabVIEW和DAQ采集板卡为基础，建立一套适合于测试矿井提升机振动的虚拟仪器系统，通过数据采集与分析，从中对提升机进行故障诊断。矿井提升机广泛用于煤炭、有色金属、黑色金属、非金属、化工等矿山的竖井、斜井的提升系统用作提升矿物、升降人员和物料及设备等，是矿井系统设备的咽喉，也可做其他牵引运输设备，联系矿井井下和地面的工作机械。是一种大型绞车。用钢丝绳带动容器（罐笼或箕斗）在井筒中升降，完成输送物料和人员的任务。矿井提升机是由原始的提水工具逐步发展演变而来。现代的矿井提升机提升量大，速度高，已发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械。
以某矿主井提升机的传动系统为例。其主要技术参数为：三相异步电动机的转速为492r/min，功率为1000kW；减速器功率1000kW，减速比11.308；
 

目    录       40000字
第1章 绪论    1
第1.1节 振动测试的概述    1
第1.2节 虚拟仪器概述    3
第1.3节 本课题设计任务    5
第2章 虚拟仪器简介    7
第2.1节 虚拟仪器    7
2.1.1 虚拟仪器概念    7
2.1.2 虚拟仪器特点    8
2.1.3 虚拟仪器的硬件组成    9
第2.2节 图形化编程语言LabVIEW及其应用    12
2.2.1 LabVIEW简介    12
2.2.2 LabVIEW的分析软件库    14
第3章 矿井提升机振动测试    18
第3.1节 振动的种类及其特点：    18
3.1.1 按振动规律分类    18
3.1.2 按产生振动的原因分类    18
3.1.3 按振动频率分类    19
第3.2节 振动三要素及其在振动诊断中的应用    19
第3.3节 振动传感器的选择    21
第3.4节 矿井提升机    25
3.4.1 矿井提升机的工作原理    26
3.4.2 矿井提升机的主要组成部分和各部分的作用    28
3.4.3 滚动轴承的固有振动频率及振动形式    30
3.4.4 滚动轴承的振动机理    31
3.4.5 滚动轴承的振动监测结果分析    33
第4章 矿井提升机数据采集    35
第4.1节 采样定理及数据采集卡的选择    35
第4.2节 数据采集卡的作用和类型    41
第4.3节 量化与量化误差    42
第4.4节 平均化处理    43
第5章 信号分析与处理    46
第5.1节 离散傅立叶变换和快速傅立叶变换    46
5.1.1 离散傅立叶变换（DFT）    46
5.1.2 快速傅立叶变换（FFT）    48
第5.2节 泄漏与加窗    52
5.2.1 泄漏的产生    52
5.2.2 加窗函数处理    54
第6章 虚拟仪器的软件设计    56
第6.1节 测试系统程序的总体设计    56
第6.2节 系统主界面的设计    58
第6.3节 各功能程序介绍    60
6.3.1 参数计算子程序    60
6.3.2 数据采集及数据分析功能    64
6.3.3 数据保存功能    70
第7章 提升机传动系统模拟输入信号故障分析    72
第7.1节 提升机传动系统信号故障分析    72
第7.2节 提升机传动系统的主要故障与处理方法    77
7.2.1 减速器    78
7.2.2 主轴、滚筒故障及处理方法    80
结束语    82
参考文献    83
翻译部分    85
英文原文    85
英文翻译    105
致谢    121

参考文献
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