1、基于LabVIEW和網絡的轉子試驗臺測試系統開發1選題背景旋轉機械是工業上應用最廣泛的機械。許多大型旋轉機械，如：離心泵、電動機、發動機、發電機、壓縮機、汽輪機、軋鋼機等，還是石化、電力、冶金、煤炭、核能等行業中的關鍵設備。本世紀以來，隨著機械工業的迅速發展，現代機械工程中的機械設備朝著輕型化、大型化、重載化和高度自動化等方向發展，出現了大量的強度、結構、振動、噪聲、可靠性，以及材料與工藝等問題，設備損壞事件時有發生。為了對其進行安全生產和實行科學維護，需要研究旋轉機械在線監測及預測技術。對旋轉機械狀態進行在線監測及預測可以有效地避免意外事故，消除續發損壞，節約大量維護費用；由于減少維修次數，

2、從而增加設備正常運轉時間，提高設備利用率，縮減維修備件的庫存及庫存時間。機械設備運行狀態的監測技術, 已經從單憑直覺的耳聽、眼看、手摸, 發展到采用現代測量技術、計算機技術和信號分析技術的先進的監測技術, 諸如超聲、聲發射、紅外測溫等, 層出不窮。人工智能、專家系統、模糊數學等新興學科在機械狀態監測現今, 國內外較典型的狀態監測方式主要有三種:1) 離線定期監測方式。測試人員定期到現場用一個傳感器依次對各測點進行測試, 并用磁帶機記錄信號, 數據處理在專用計算機上完成, 或是直接在便攜式內置微機的儀器上完成; 這是當前利用進口監測儀器普遍采用的方式。采用該方式, 測試系統較簡單, 但是測試工作

3、較煩鎖, 需要專門的測試人員; 由于是離線定期監測, 不能及時避免突發性故障。2) 在線檢測離線分析的監測方式。亦稱主從機監測方式, 在設備上的多個測點均安裝傳感器,由現場微處理器從機系統進行各測點的數據采集和處理, 在主機系統上由專業人員進行分析和判斷。這種方式是近年在大型旋轉機械上采用的方式。相對第一種方式, 該方式免去了更換測點的麻煩, 并能在線進行檢測和報警; 但是該方式需要離線進行數據分析和判斷, 而且分析和判斷需要專業技術人員參與。3) 自動在線監測方式。該方式不僅能實現自動在線監測設備的工作狀態, 及時進行故障預報, 而且能實現在線地進行數據處理和分析判斷。由于能根據專家經驗和有

4、關準則進行智能化的比較和判斷, 中等文化水平的值班工作人員經過短期培訓后就能使用。該方式技術最先進, 不需要人為更換測點, 不僅不需要專門的測試人員, 也不需要專業技術人員參與分析和判斷; 但是軟硬件的研制工作量很大技術中也找到用武之地.今后, 旋轉機械狀態監測技術趨向由離線定期監測方式、在線檢測離線分析監測方式, 發展為自動在線監測方式。旋轉機械狀態監測技術正向多目標、多層次監測和網絡化方向發展。越來越復雜的測試條件、高度自動化的工業化大生產迫切需要功能強大、成本更低廉、系統更靈活的新一代測試儀器。隨著微電子技術、計算機技術、軟件技術、網絡技術的高度發展和在測量與儀器上的應用以及測試的新理論

5、、新方法、新領域的發展導致了一種新型儀器虛擬儀器（Virtual Instrument）的誕生。虛擬儀器技術就是利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用。虛擬儀器的出現是測量儀器發展史上的一場革命。它充分利用最新的計算機技術來實現和擴展儀器的功能；用計算機屏幕可以形象、方便地模擬各種儀器的調控面板，以各種需要的形式表達輸出檢測結果；用計算機軟件實現大部分信號的分析和處理，完成各種調控和測試功能。“軟件即是儀器”，在虛擬儀器系統中，軟件發揮著核心作用。已有這樣的一類虛擬儀器及其系統，在其中，硬件僅是為了解決信號的輸入輸出，而核心功能以軟件來完成，基于虛擬儀器，

6、用戶可以根據自己的需要定義儀器的功能，通過軟件修改的方法，很方便地改變、增減儀器系統的功能與規模。DRZZS-A型多功能轉子實驗臺是一個進行回轉機械轉速、振動、軸心軌跡以及動平衡等實驗的綜合測試裝置。由于與其配套的軟件不能達到我們的要求，因此提出開發一個用于該實驗臺的虛擬儀器。隨著科學技術的迅猛發展，電子設備和技術向集成化、數字化和高速化方向發展，傳統儀器的更新換代的速度也越來越快，而高校的經費有限，數字儀器價格昂貴，不可能大量采購，虛擬儀器正是解決這一矛盾的最佳方案。基于PC平臺的虛擬儀器，可以充分利用學校的微機資源,完成多種儀器功能，并且可以組合成功能強大的專用測試系統，還可以通過軟件進行

7、升級。在通用計算機平臺上，根據測試任務的需要來定義和設計儀器的測試功能，充分利用計算機來實現和擴展傳統儀器功能，開發結構簡單操作方便、費用低的虛擬實驗儀器，不僅可以減少實驗設備資金的投入，為學生做創新性實驗掌握現代儀器技術提供了條件，而且還可以用于一定的工程實際中，因此本課題的研究具有一定實際意義和應用價值。2方案分析 目前，研制虛擬儀器軟件開發平臺工作做得很好的是美國國家儀器公司(NI-National Instruments)和美國惠普公司（HP）。本設計選用美國國家儀器公司的LabVIEW軟件，因為LabVIEW是專門為工程師尤其是測試工程師設計的。除了它的圖形化編程方式適應工程師的思維

8、習慣以外，還有一個很大的原因就是它提供了進行測試信號分析處理所需要的各種類型的數據分析和處理工具。利用LabVIEW，工程師可以方便的搭建起需要的監測系統，并進行數據的分析和處理。其4大優勢在于：性能高、擴展性強、開發時間少，以及出色的集成功能。現在大部分轉子監測系統都是以計算機為中心測取轉子振動的動態信號并進行分析,不僅可以完成振幅監測的工作,而且通過對信號的分析處理,可以極大豐富對轉子運行狀態和故障的了解。轉子監測系統一般由振動傳感器測取轉子運行中所產生的振動信號,如徑向振動、軸向振動等,通過振動傳感器將機械振動的位移、速度和加速度轉換為連續變化的模擬電信號,為了使計算機能夠處理這些信號,

9、采用A/D接口板將連續信號變為離散信號,然后由計算機對采樣信號進行分析。其中的軟件部分就由虛擬儀器編制完成，因為作為傳統儀器的革新產品，虛擬儀器有很多的優點。LabVIEW作為一種虛擬儀器開發平臺,它在包括航空、航天、通信、汽車、半導體和生物醫學等世界范圍的眾多領域內得到了廣泛應用。本設計采用虛擬儀器技術對工業過程中轉動設備的運行狀態進行實時在線監測和數據分析,并利用虛擬儀器編程語言LabVIEW工具開發了一套監測軟件,該軟件前面板采用形象的按鈕進行功能選擇,真正做到操作簡單靈活、運行可靠等特點。數據采集部分可以靈活的采集多個振動信號；數據分析提供強大的數字信號分析功能，包括時域、頻域分析、相

10、關分析等,為進一步的故障診斷提供了依據。本系統主要用于實際的監測對象,配有相應的硬件,如傳感器、數據采集卡等。DAQ卡將模擬信號轉化為數字信號采集到計算機中,經過LabVIEW中的數據采集子VI將其轉化為電壓值,經過LabVIEW中的數字濾波器去掉高頻噪音后進行信號分析,為機械的故障診斷提供依據。在熟悉LabVIEW軟件、轉子實驗臺的各種傳感器的性能及工作原理的基礎上，完成被測信號的數據采集輸入、實時顯示控制、轉速和數據的測量與計算、被測信號的信號分析、保存與回放等功能。我的課題主要內容：速度傳感器/加速度傳感器測震動、磁電傳感器/光電傳感器測轉速、轉子軸心軌跡測量、轉子動平衡、轉子機械狀態監

11、測等，完成整個系統的調試及測試。實驗臺簡介：DRZZS-A型多功能轉子試驗臺由：1底座、2主軸、3飛輪、4直流電機、5主軸支座、6含油軸承及油杯、7電機支座、8連軸器及護罩、9RS9008電渦流傳感器支架、10磁電轉速傳感器支架、11測速齒輪(15齒)、12保護擋板支架，幾部分組成.如圖2-1所示。配備各種傳感器可以完成轉速測量、振動測量、軸心軌跡、動平衡等多種實驗。主要技術指標為：可調轉速范圍：02500轉/分，無級電源：DC12V主軸長度：500mm主軸直徑：12mm外形尺寸：640×140×160mm重量：12.5kg圖2-1 DRZZS-A型多功能轉子實驗臺傳感器安

12、裝位置示意圖2.1 總方案設計 運用LabVIEW 8.2開發平臺,采用總線儀器結構體系開發振動狀態監測系統，狀態監測系統如圖2-2所示，傳感器采用了電渦流傳感器、光電傳感器、磁電轉速傳感器、壓電式加速度傳感器和振動速度傳感器拾取原始信號。硬件部分軟件部分轉子振動傳感器信號調理數據采集卡LabVIEW程序圖2-2 轉子實驗臺振動測量系統總體結構軟件部分利用LabVIEW 8.2開發平臺進行設計，本軟件采用了結構化和模塊化的編程思想。在編程時按層次結構將每一個具體任務編制成結構完整、功能相對獨立的子程序塊。每個實驗都將這些模塊按一定的結構組合為另一較大的子程序塊，最后將所有實驗子程序組裝為一實驗

13、系統。測量主要分為九個實驗：磁電傳感器測量轉速、光電傳感器測量轉速、磁電與光電傳感器測量對比、加速度傳感器測量振動、速度傳感器測量振動、加速度和速度傳感器振動測量對比、轉子動平衡測量、軸心軌跡實驗和旋轉機械狀態監測實驗。軟件部分總體構成如圖2-3所示：LabVIEW應 用 程 序 各實驗子程序 數據采集模塊數據存儲模塊數據分析處理模塊數據回放模塊數據輸出模塊圖2-3 應用程序總體構成本系統應用軟件包括如下功能模塊：1) 數據采集模塊。數據采集模塊完成被測信號的采集及采集的參數設置，即傳感器獲得的信號。2) 數據存儲模塊。數據存儲模塊完成將采集的數據以一定的格式保存在文件中，并存放在物理介質上，

14、以便操作人員查閱和進行進一步分析。3) 數據分析處理模塊。數據分析處理模塊是本系統軟件的核心部分。它主要完成對采集數據的處理，提取對轉子故障診斷有用的信息，并在前面板上顯示，工程師可以根據這些信息進行故障診斷，為設備的故障診斷提供可靠依據。4) 數據回放模塊。數據回放模塊將存放在物理介質的數據文件進行讀取，實現歷史數據的調用、查看。5) 數據輸出模塊。數據輸出模塊是將參數的設置，數據計算處理完畢后的結果，以及波形圖表等數據以預設形式進行填寫、輸出、打印，以報表形式輸出。按測量實驗來分類，結構如圖2-4所示：轉子實驗臺測試系統主界面磁電傳感器測量轉速磁電與光電傳感器測量對比光電傳感器測量轉速加速

15、度傳感器測量振動加速度和速度傳感器振動測量對比旋轉機械狀態監測實驗速度傳感器測量振動轉子動平衡測量軸心軌跡實驗圖2-4測試題同界面總體構成3系統的實現31 主程序設計采用標準狀態機來加載各個實驗子程序，使得沒個實驗為一個狀態，這樣就不需要按固定順序來執行所有實驗程序了，可以任意選擇所要做的一個或多個實驗。前面板和如圖3-1所示，運行主程序后點擊開始實驗進入下一個界面，選擇所要做的實驗，如圖3-4所示。配置序列將每個實驗配置為狀態機中的一個狀態。實驗者可以按要求選擇實驗和刪除誤選的實驗。圖3-1 主程序前面板圖3-2 主程序程序框圖初始化狀態如圖3-2所示，當前狀態利用While循環的移位寄存器

16、進行存儲，該寄存器連接至枚舉型常量，枚舉常量中已經添加了各個狀態的的名稱。而每個狀態放在Case結構中，由添加了狀態名的枚舉常量作為控制條件。While循環每進入一步，便由Case結構判斷進入哪一狀態所對應的框，并執行其中的代碼，復雜的代碼就用子程序將該狀態下的代碼封裝起來。只有程序出錯、進入退出系統狀態或是“退出”按鈕觸發，才會推出While循環，退出程序。第一個狀態為初始化，為實驗開始做準備。其次就是配置狀態，讓用戶選擇將要做的實驗及其安排這些實驗的順序。由于配置序列里面的狀態名稱是字符串數組，所以要經過翻譯序列將其翻譯為枚舉狀態數組。圖3-3狀態機配置狀態如圖3-4、3-5所示，配置序列

17、是通過字符串的運算完成的，然后將每個運算步驟由事件結構處理，當“添加”、“刪除”、“確定”的值改變，也就是這些按鈕按下就執行相應的操作。圖3-4 狀態配置前面板圖3-5 狀態配置程序框圖翻譯序列是將配置序列中的選中的實驗名稱字符串數組作為輸入字符串數組，通過字符串數組計算，翻譯下一個狀態數組及輸出剩余數組傳給While循環的移位寄存器，沒運行完一個狀態之后就進行一次翻譯運算，直到遇到退出系統狀態或則其他推出使循環情況。圖3-6 翻譯序列程序框圖32 實驗子程序設計與實現每個實驗子程序的設計結構和流程是相同的，都是是由采集數據、保存數據、分析數據、結果顯示，生成報表、結束程序這幾部分組成。然后根

18、據不同實驗的要求編寫各個相應的模塊。其流程圖如圖3-7所示：開始程序實時數據采集歷史數據數據來 源數據處理計算結果顯示波形顯示結束程序是/否保 存保存報表生成圖3-7 實驗程序設計流程圖 由于各個實驗的結構和實現的編程思路基本相似，所以在此選取兩個具有代表性的實驗詳細說明。321 加速度傳感器測量振動實驗中所采用的加速度傳感器是壓電式加速度傳感器，其原理是將殼體所承受的加速度量轉變為電信號輸出。在經過前置放大器等一些處理后，再將電信號除以靈敏度就可以得到振動加速度信號。所以只要在將加速度信號兩次積分就可以得到振動幅值信息了。程序前面板如下：（a）(b)圖3-8 加速度傳感器測量振動試驗前面板(

19、a) 參數設置選項卡；（b）數據處理選項卡程序結構：如圖3-9（a）所示，為了讓整個實驗連續進行，所有代碼都置于While循環中，接著就用“開始”按鈕控制一個Case結構，當用戶激活“開始”按鈕，數據流才進入Case結構，執行里面的代碼。在Case結構里，先配置采集設置及其數據采集程序，然后將實時數據讀取與歷史數據讀取兩種情況的程序代碼分別放置于一個Case結構的兩個分支中，用“選擇數據來源”按鈕控制。因為讀取數據時要連續進行，所以讀取數據代碼要放置于While循環中。在實時數據讀取的循環結構里，還放置了一個保存與否的Case結構，讓用戶自由選擇所要保存的數據段。由于數據流量比較大，所以在對數

20、據分析前先用數據列隊函數處理一下，然后將列隊出來的數據在再去分析處理及其輸出。在數據分析的While循環中放置有“加速度分析”子程序、“加速度報表”子程序以及結果數據與分析圖表。（a）(b)圖3-9加速度傳感器測量振動試驗程序框圖(a)實時數據讀取；（b）歷史數據讀取322 轉子動平衡測量在實際工作過程中人們通常用單面加重三元作圖法進行葉輪、轉子等設備的現場動平衡，以消除過大的振動超差。這一方法的優點是設備簡單只需一塊測振表。但缺點是作圖分析的過程復雜，不易被掌握，而且容易出現錯誤。應此，在這里采用了一種簡單易行的方法單面現場動平衡的三點加重法。 假設在假設轉子上有一不平衡量m，所處角度為，用

21、分量mx、my表示不平衡量。mx=mcos （3-1）my=msin （3-2）為了確定不平衡量m的大小和位置，啟動轉子在工作轉速下旋轉，用測振設備在一固定點測試振動振速，設振速為V0，則存在下列關系 （3-3）式中為比例系數圖3-10  三點加重法示意圖    在P1(=0 )點加試重M，啟動轉子到工作轉速，測得振動振速V1，有如下關系： （3-4）     用同樣的方式分別在P2(=120o )和P3(=240 o )點加試重M，并測得振動值V2 ，V3，有如下關系： （3-5） （3-6） 

22、;   從公式（3-4）、（3-5）、（3-6）三式可以推出： （3-7） （3-8） （3-9）    從而可以進一步推得： (3-10) (3-11)即由mx，my計算不平衡質量m和位置。程序前面板如下：圖3-11 轉子動平衡實驗主面板如圖3-12所示，此程序的大結構與前一個實驗一樣的，只是由于實驗的原理不用，在數據采集和分析處理方面要有所改變。由于要保證計算出V0、V1、V2、V3所采集的數據段數相等，數據采集和分析處理所用循環該用For循環來處理。采集數據組數由用戶自定義。由前面實驗原理可知，在V0、V1、V2、V3

23、沒有全部求出來之前，mx，my就沒法算出來的，而不平衡質量m和位置是需要已知mx，my的，所以在數據分析處理的For循環之外還要用一個順序結構。 圖3-12轉子動平衡實驗程序框圖33 子模塊的功能和實現331 數據采集模塊數據采集是LabVIEW的核心技術之一，也是LabVIEW 與其他編程語言相比的優勢所在。本系統使用LabVIEW的DAQmx技術，可以編寫出強大的DAQmx應用軟件。而其模擬信號數據采集是LabVIEW的DAQ的一個主要功能，為用戶提供了功能強大，但方便快捷的模擬信號采集解決方案。設計流程如圖7所示：創建任務選擇通道及設置參數開始采集讀取數據及顯示結束任務清除任務圖3-13

24、 數據采集流程圖圖3-14 數據采集框圖程序圖由于磁電傳感器測量轉速、光電傳感器測量轉速、加速度傳感器測量振動、速度傳感器測量振動和轉子動平衡測量只需要使用單通道，而磁電與光電傳感器測量對比、加速度和速度傳感器振動測量對比和軸心軌跡實驗需要雙通道，旋轉機械狀態監測與分析實驗則需要四通道。所以分別編制了三個數據采集程序如圖8所示:圖3-15 數據采集參數子程序（a）(b)(c)圖3-16數據采集程序程序框圖(a)單通道；（b）雙通道；（c）四通道 （a） (b) (c)圖3-17 數據采集前面板參數設計(a)單通道；(b)雙通道；(c)四通道LabVIEW中提供了大量的DAQ函數，所以編程很方便

25、，只需要調出來組合所需就行了。332 數據存儲與回放模塊數據存儲模塊對所采集到的數據進存儲, 為事后進一步的分析研究提供方便。回放測量模塊主要是對存儲下來的一些數據進行事后重現, 以便對某些數據進一步分析研究。LabVIEW支持的儲存數據文件格式有:文本文件、二進制文件、表格文件、數據記錄Dataalog文件、波形數據文件、LabVIEW測試數據文件、TDMS文件等。文本文件是最容易使用和共享的格式，它可以用字處理軟件或電子表格程序，例如Word或Excel來讀取或處理數據。不過除非數據原本是文本格式，否則儲存為文本格式會增加所占的磁盤空間，而且存取速度慢。二進制格式的文件是ASC碼字節流，這

26、是存取速度最快，格式最緊湊的數據儲存方式。存取二進制格式文件必須把數據轉為二進制字符格式，并且必須準確掌握存取數據所用的數據類型，文本文件和二進制文件都叫字節流文件。數據記錄文件也是二進制格式文件，它存儲復雜結構的數據最簡單快捷，而且很容易隨機訪問數據。向數據記錄文件寫數據時，每一個記錄就是一個簇。波形數據文件包含了數據特有的一些信息，例如采樣起始時間、采樣間隔等。LabVIEW測量數據文件是一種以制表為Tab分隔的文本文件，由快速VI存取，也可以用字處理軟件或電子表格程序打開，除了數據以外，還包括生成數據的日期、時間等信息。 存取程序的編程實現 由于采集到的數據都是波形數據類型，所以在此采用

27、波形數據文件形式來保存于讀取。圖3-18 波形數據保存函數圖3-19 波形數據讀取函數333 數據輸出模塊 據輸出形式主要是生成、打印報表。根據實驗要求，報表的內容主要是前面板的數據波形圖，因此在編輯報表子程序時只需要用調用節點函數獲取前面板特定控件的圖片。其中一個報表子程序包裝后入圖3-20所示：圖3-20 報表程序 圖3-21報表程序程序框圖334 數據分析處理模塊數據處理與分析模塊是本系統軟件的核心部分。它主要完成對采集數據的處理,提取對旋轉機械故障診斷有用的信息,根據這些信息對旋轉機械狀態進行實時監測,監測的結果返回到界面上顯示，為判別機械狀態的好壞提供依據。數據的處理與分析的過程如圖

28、3-22所示：原始信號數字低通濾波幅頻譜分析幅頻譜圖顯示功率譜分析自/互功率譜分析信號時域顯示時域分析相關分析自/互相關分析圖3-22 信號處理與分析框圖由數據采集子程序采集進入LabVIEW軟件系統的原始信號進入信號處理與分析子程序，先經數字低通濾波器處理，濾去原始信號中的噪聲成分，然后進入到各分析模塊進行分析，分析結果返回到界面上顯示。圖3-23 信號處理與分析子程序處理與分析子程序是本系統最核心的部分，所以設置的參數也比校多，分別有傳感器的靈敏度設置、IIR型濾波器的各參數設置、窗函數參數設置和相關分析信號的選擇。最后的輸出有波形輸出和結果輸出。由于這些分析函數和參數設置函數都是LabV

29、IEW數據庫里內置的，所以使用時只需要選擇和調用。圖3-24 數字濾波器的前面板IIR型濾波器前面板有濾波器的算法、類型、階數、上、下限頻率等參數可以輸入調節，用戶可以根據所采集的數據類型選擇合適的參數，以獲得較好的信號進行分析。由于實驗中的信號都是低頻信號，故本系統選用低通濾波。在實際測量中，采樣長度總是有限的，采樣信號只是所測量信號的連續時間信號的截斷，這就不可避免地引起譜泄漏，造成計算所得的頻譜與實際信號的頻譜不一致，減少譜泄漏的一個最直接的方法就是使用平滑窗。對采樣信號加窗，可以減少截斷信號的轉折沿，從而減少譜泄漏，在這個意義上，平滑窗相當于窄帶低通濾波器。對信號加窗等于時域信號乘以窗

30、函數。因為時域中的相乘等于頻域中的卷積，加窗信號的頻譜等于信號頻譜與窗函數頻譜的卷積，所以加窗將改變時域信號及頻譜的形狀。加窗設置函數提供了Hamming、Hanning、 Rectangular、Triangled等多種窗函數供用戶選擇。如圖3-25所示：圖3-25諧波參數設置前面板34 遠程控制的實現根據實驗的要求，要實現實驗程序的遠程控制。而LabVIEW利用VIServer模塊可以實現LabVIEW自程序的遠程控制。首先在LabVIEW Web Server 端的計算機開啟LabVIEW Web Server服務，在Client 端計算機的VIServer中設置IP及網絡端口，連接后就

31、可以實現程序的遠程控制了。4實驗測量與結果分析41 測試的環境及條件模擬測試在實驗室進行，圖4-1是在實驗室中我們所使用的實驗平臺，該平臺所用到的器件包括：DRZZS-A型多功能轉子實驗臺，傳感器德普施的轉換盒，NI USB-6008采集卡，裝有LabVIEW所編的測量軟件的計算機。圖4-1 實驗平臺DRZZS-A型多功能轉子實驗臺系統介紹：圖4-2 DRZZS-A型多功能轉子實驗臺系統圖4-3 傳感器信號采集模塊圖4-4 數據采集卡測量時先由轉子平臺產生信號，再經傳感器、前置放大器等信號調理設置將信號轉化為容易檢測、傳輸、和處理的電信號，再由NI USB-6008數據采集卡(USB接口，10

32、 kS/s 多功能數據采集卡：8路12位模擬輸入通道；12條數字I/O線；2路模擬輸出通道，1個計數器。)采集到計算機里面，經LabVIWE處理保存到計算機內。圖46是實測的連線示意圖。轉子轉動傳感器信號調理器數據采集卡計算機（LabVIEW程序）電源測試前端硬件部分軟件部分信號產生圖4-5 實測連線示意圖傳感器感應的轉子振動信號為微弱的電信號，在采集卡采集前要將信號放大，這個工作就由信號前置放大部分完成。42 各實驗測量在運行程序之前，將試驗臺的各個設備的接線接好，讓轉子運轉起來，待轉子運轉平穩了再運行主程序，選擇要做的實驗，點擊“確定進入實驗。在實驗開始之前先設置好參數：選擇通道、設置采樣

33、點數、采樣頻率等，然后就點擊界面上的“開始”按鈕就正式進入實驗階段。421磁電傳感器測量轉速磁電傳感器安裝在轉子實驗臺上專用的傳感器架上，使其探頭對準測速用15齒齒輪的中部，調節探頭與齒頂的距離，使測試距離為1mm。在已知發訊齒輪齒數的情況下，測得的傳感器輸出信號脈沖的頻率就可以計算出測速齒輪的轉速。如設齒輪齒數為N，轉速為n，脈沖頻率為f，則有：n=f/N 。通常，轉速的單位是轉/分鐘，所以要在上述公式的得數再乘以60，才能得到轉速數據，即n=60×f/N。所以，可以使用頻率計測量轉速來檢驗程序的正確性。實驗界面如圖4-6所示：圖4-6磁電傳感器測量轉速數據圖圖4-7手握式測速儀測

34、量結果422 光電傳感器測量轉速將反光紙貼在圓盤的側面，調整光電傳感器的位置，一般推薦把傳感器探頭放置在被測物體前23cm，并使其前面的紅外光源對準反光紙，使在反光紙經過時傳感器的探測指示燈亮，反光紙轉過后探測指示燈不亮（必要時可調節傳感器后部的敏感度電位器）。當旋轉部件上的反光貼紙通過光電傳感器前時，光電傳感器的輸出就會跳變一次。通過測出這個跳變頻率f，就可知道轉速n，即f=n。實驗界面如圖4-7所示:圖4-8電傳感器測量轉速數據圖423 磁電與光電傳感器轉速測量對比將磁電與光電傳感器兩個通道采集的數據分別處理同時顯示在同一面板上進行對比。實驗界面如圖4-8所示:圖4-9磁電與光電傳感器轉速

35、測量對比424 加速度傳感器測量振動實驗中所采用的加速度傳感器是壓電式加速度傳感器，其原理是將殼體所承受的加速度量轉變為電信號輸出。在經過前置放大器等一些處理后，再將電信號除以靈敏度就可以得到振動加速度信號。所以只要在將加速度信號兩次積分就可以得到振動幅值信息了。實驗界面如圖4-9所示：圖4-10度傳感器測量振動425 速度傳感器測量振動實驗中采用的是磁電式速度傳感器，為慣性式速度傳感器，其工作原理為：當有一線圈在穿過其磁通發生變化時，會產生感應電動勢，電動勢的輸出與線圈的運動速度成正比。將采集到的信號除以靈敏度，就為振動速度信號。然后將振動速度信號進行一次積分就得到了振動幅值信息。實驗界面如

36、圖4-10所示：圖4-11度傳感器測量振動426 加速度和速度傳感器振動測量對比將加速度傳感器與速度傳感器兩個通道采集的數據分別處理后同時顯示在一個面板上進行對比。實驗界面如圖4-11所示：圖4-12加速度和速度傳感器振動測量對比427 轉子動平衡實驗實驗原理在前面已經說明。這里就只敘述實驗步驟： 1、在轉子實驗臺的配重盤上選取一個位置（比如貼反光紙的位置）作為初始位置（即P1點），然后用轉子實驗臺附件中的螺釘，任意選取一個位置加上，作為不平衡重。  2、啟動轉子/振動實驗臺到穩定轉速，點擊“數據采集開始”按鈕，再點擊“獲取初始振動數據”按鈕，獲取初始振動數據，然

37、后停止運行轉子實驗臺。3、取一個已知質量的螺釘（此處為3.15克），在為0的點即P1點添加試重，啟動實驗臺到穩定轉速，點擊“數據采集開始”按鈕，再點擊“獲取角度為0的振動數據”按鈕，獲取為0的振動數據，然后停止運行。4、取下該螺釘，從0位置開始沿逆時針方向轉動120°，固定螺釘，再啟動試驗臺，點擊“獲取角度為120度的振動數據”按鈕，獲取為120°的振動數據，再次停止轉子運行。 5、再取下該螺釘，從零位置開始沿逆時針方向轉動240°，固定螺釘，再啟動試驗臺，點擊“獲取角度為240度的振動數據”按鈕，獲取為240°的振動數據，再次停止運行，即可計算出不平衡

38、試件的質量和位置。圖4-13安裝螺栓的示意圖圖4-14子動平衡實驗數據圖428 軸心軌跡實驗電渦流傳感器能靜態和動態地非接觸、高線性度、高分辨力地測量被測金屬導體距探頭表面的距離。它是一種非接觸的線性化計量工具。電渦流傳感器能準確測量被測體（必須是金屬導體）與探頭端面之間靜態和動態的相對位移變化。軸心軌跡是轉子運行時軸心的位置，在忽略軸的圓度誤差的情況下，可以將兩個電渦流位移傳感器探頭安裝到實驗臺中部的傳感器支架上，相互成90度，并調好兩個探頭到主軸的距離（約1.6mm），標準是使從前置器輸出的信號剛好為0（mV）。這時，轉子實驗臺啟動后兩個傳感器測量的就是它在兩個垂直方向(X,Y)上的瞬時位移，合成為李沙育圖就是轉子的軸心運動軌跡。實驗界面如圖4-15所示：圖4-15軸心軌跡實驗數據圖429 狀態監測與分析實驗對轉子實驗臺的轉速、振動及軸心軌跡情況進行全面同時監測。這是需要四個通道同時采集數據，分別處理后同時顯示。可