摘 要

旋轉機械在機械裝備中占有舉足輕重的地位，它們大多為生產企業(yè)中的關鍵設備，因此，保證旋轉機械的安全可靠運行對企業(yè)和國民經濟有重要的意義。本課題“旋轉機械運行狀態(tài)模擬實驗教學系統(tǒng)”是設計一種針對高等院校機械類學科設計的教學儀器，可模擬旋轉機械升降速瞬態(tài)過程及穩(wěn)態(tài)運行工況的振動狀態(tài)。測試系統(tǒng)可實時進行振動、轉速的測量及顯示，可模擬多種常見的旋轉機械故障并進行故障特征分析。
本文給出了整個測試系統(tǒng)的硬件組成、軟件設計流程, 還介紹了測試系統(tǒng)部分功能的實現(xiàn)方法。采用傳感器技術、數(shù)據采集、信號處理和故障特征分析對旋轉機械實驗儀器的運行進行模擬和數(shù)據分析。主要內容包括信號的采集、數(shù)據存儲和分析的結構設計與實現(xiàn)，講述了各種功能模塊的設計。論文詳細介紹了基于LabVIEW的虛擬振動測試與分析系統(tǒng)的軟件設計和實現(xiàn)過程，介紹了LabVIEW下強大的數(shù)據處理和分析功能和智能化用戶交互界面設計，開發(fā)了LabVIEW環(huán)境下虛擬動平衡測試、分析、計算系統(tǒng)。


關鍵詞：旋轉機械，虛擬儀器，轉子實驗臺，數(shù)據采集, LabVIEW















ABSTRACT

Rotating machinery takes up the major part in all machinery equipments and plays an important role in industry enterprises. It is very important to ensure the running safety of rotating machinery for both enterprises and our society. In order to salve the problem that process of fault diagnosis is too complex, this dissertation design a fault diagnosis visualization system of rotating machinery. This topic is to design a experimental table for enginery teaching in the university, which can simulate movements of rotating machinery and the vibration on condition that the status of steady-state operation. This system can test and show both the vibration and rotating speed, it also can simulate varieties of common fault of rotating machinery and analysis the features.
The hardware and the design flow of the software for the whole measuring system is presented , and this paper also introduced how to realize part of the functions of the measuring system. The project, using sensor technique, data acquisition(DAQ), signal processing, fault diagnosis and network transmission technique, realize functions of on-line monitoring and data analysis. The solution to the system of remote real-time condition monitoring is put forward in the thesis. It contends not only the research for signal acquisition and signal conditioning, but also the structural design and realization for data transmission, condition monitoring data storage and analysis. Virtual rotating machinery balance system based on LabVIEW is developed. Vibration signal analyses system and intelligent man-machine interface based on LabVIEW are developed in the thesis.


Key words： Rotating Machinery, Virtual Instrument Visualization, Multi-functional Rotor Test-rig, Data Acquisition, LabVIEW

目 錄

中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
目錄 III
1緒論 1
1.1 問題的提出 1
1.2 國內外研究發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.3 本系統(tǒng)的工程意義 4
1.4 重點研究內容 4
2 系統(tǒng)的方案設計 5
2.1 實驗系統(tǒng)的體系概述 5
2.2 實驗系統(tǒng)設計的基本要求 5
2.2.1硬件設計集成的基本要求 5
2.2.2軟件設計的基本要求 6
2.3 利用虛擬儀器技術 7
2.3.1虛擬儀器系統(tǒng)的構成 7
2.3.2 虛擬儀器的幾種集成 8
2.4 轉子試驗臺實驗系統(tǒng)的設計 9
2.4.1系統(tǒng)的總體方案 9
2.4.2 硬件系統(tǒng)簡介 10
2.5 轉子試驗臺測控系統(tǒng)的體系結構 14
3 轉子試驗臺數(shù)據采集 15
3.1 轉子試驗臺的傳感器選用 15
3.1.1傳感器選用原則 15
3.1.2 課題選用的傳感器 16
3.1.3 傳感器的標定 18
3.2 轉子試驗臺的數(shù)據采集與信號處理 18
3.2.1概述 18
3.2.2 A/D轉換 19
3.2.3 噪聲處理和信號濾波 20
3.3 轉子試驗臺的控制 21
3.3.1電源控制 21
3.3.2 轉速的控制 21
4 系統(tǒng)的軟件開發(fā) 23
4.1 虛擬儀器與LabVIEW 23
4.2 軟件開發(fā)工具的選擇 24
4.2.1 LabVIEW的選用 24
4.2.2 LabVIEW程序的組成 24
4.2.3 LabVIEW的優(yōu)點 26
4.3 軟件的結構和功能 27
4.3.1 LabVIEW的軟件體系結構 27
4.3.2 轉子試驗臺實驗系統(tǒng)的軟件層次 27
4.3.3軟件的總體設計 28
5 信號分析 29
5.1 信號分類 29
5.2 信號的預處理 29
5.3 信號的時域分析 31
5.4 信號的頻域分析 32
6 結論 35
參考文獻 36
致謝 38