振動噪聲插卡數(shù)據(jù)采集分析

湯　郁　韓正銅

摘要:文章論述了傳感放大電路設(shè)計的目的是進一步掌握插卡、變頻器的相關(guān)知識點,同時還要掌握插卡與微機、變頻器之間的相互數(shù)據(jù)傳送、通信、插卡輸出D/A驅(qū)動變頻器,以及信號之間是如何進行相關(guān)性分析,包括傳感放外部、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、四路循環(huán)采集、各硬件接線、相關(guān)性分析等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞:振動噪聲;信號;相關(guān)性分析;四路循環(huán)采集;變頻器

中圖分類號:TU112

文獻標識碼:A

文章編號:1009-2374(2009)18-0012-02

隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展和普及,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也在迅速地得到應(yīng)用。如果機床中的零件出現(xiàn)了故障,像磨損斷裂等情況就可以通過采集過來的波形與以前的波形進行比較分析,判斷哪個階段出現(xiàn)了故障。

一、AMPCI9102插卡

AMPCI-9102板是PCI總線通用數(shù)據(jù)采集控制板,該板可直接插入具備PCI插槽的工控機或個人微機,構(gòu)成模擬量電壓信號、數(shù)字量電壓信號采集、監(jiān)視輸入和模擬量電壓信號輸出、數(shù)字量電壓信號輸出及計數(shù)定時系統(tǒng)。

AMPCI-9102板為用戶提供了單端16路/雙端8路模擬量數(shù)據(jù)采集輸入通道, 模擬量輸入通道具有程控放大功能,4路12Bit模擬量電壓信號輸出,16Bit TTL數(shù)字量輸入和16Bit TTL數(shù)字量輸出,配接AMPCD821光隔端子板實現(xiàn)光隔I/O,可直接驅(qū)動繼電器, 6路16位計數(shù)定時通道(二片82C54),基準時鐘8M,可構(gòu)成脈沖計數(shù)、頻率測量、脈沖信號發(fā)生器等電路。

二、傳感放大電路的設(shè)計

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,被測量的物理量經(jīng)過傳感器變成模擬電信號,往往是很微弱的微伏級信號(例如熱電偶的輸出信號),需要用放大器加以放大。在這次的畢業(yè)設(shè)計中用到的放大器是UA741放大器。 如圖1和圖2所示:

三、數(shù)據(jù)采集與處理

“數(shù)據(jù)采集”是指將溫度壓、壓力、流量、位移等模擬量采集、轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后,再由計算機進行存儲、處理、顯示或打印的過程。相應(yīng)的系統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在對聲音進行采集時,選擇四路循環(huán)采集。

步驟:用鼠標點擊:“采集通道“菜單里的“通道1”,在文本框1中顯示采集到的數(shù)據(jù),在“數(shù)據(jù)分析區(qū)”中實時顯示出噪聲波形圖來。界面如圖3所示:

在將采集到的數(shù)據(jù)先保存到文件里,在分析信號相關(guān)性的時候,通過打開文件進行分析。點擊“文件”菜單中的“保存”在子菜單中選擇“保存通道1”,系統(tǒng)會出彈出“另存為”的對話框,輸入要保存文件的名字,點擊“確定”。

四、硬件接線分析

1.將插卡接線端子的D/A1轉(zhuǎn)換通道輸出引腳接變頻器端子3,D/A1轉(zhuǎn)換器的地與變頻器2和4端子同時相連接,將插卡接線端子的1、2、3、4分別接聲音放大電路的四個輸出端子。同時將放大電路的的電源接在+5V上。將變頻器中的端子5和8相連接(手動調(diào)試不要相連)。

把硬件接好線后,打開變頻器。此時快速的設(shè)置MM420中的參數(shù), 快速設(shè)置框步驟見表1:

打開計算機vb編程軟件,運行微機中的驅(qū)動程序,在向程序界面中輸入一個數(shù)值比如是在增加轉(zhuǎn)速的文本框中,實現(xiàn)電機啟動。運行vb,進行噪聲采集,并繪出波形,保存數(shù)據(jù)畫出相關(guān)函數(shù)波形,并分析相關(guān)性。

五、數(shù)據(jù)的相關(guān)分析

假如X(t)是采集到的一個樣本記錄,X(t+τ)是時移τ后的的樣本。得出它們有相同的均值和標準差,可以說明是同一個聲源,如果不是就可以辨別出各個聲源了,因為各個的聲源的頻率是不同的。如果是電機在運轉(zhuǎn)時的噪聲波形則說明電機是沒有什么故障的,前提是和沒有故障的時候作比較的。

在圖7、圖8、圖9中可以看出:

在對自相關(guān)函數(shù)圖分析的時候,可以看出t →0是值最大,等于該信號的均方值。當t→∞時它們之間就沒有聯(lián)系了。自相關(guān)函數(shù)是區(qū)別信號類型的有效手段。只要信號中含有周期成分,其自相關(guān)函數(shù)在t很大的時候都不會衰減并具有明顯的周期性,否則自相關(guān)函數(shù)就會趨于近于0。

六、結(jié)語

在實際生產(chǎn)過程中應(yīng)用采集系統(tǒng)可對生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝參數(shù)進行采集、監(jiān)視和記錄,為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本提供信息和手段。在科研中,應(yīng)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以獲得大量的動態(tài)信息,是研究瞬間物理過程的有利工具,也是獲得科學(xué)奧秘的重要手段之一?？傊?不論在哪個應(yīng)用領(lǐng)域中,數(shù)據(jù)采集與處理越及時,工作效率就越高,取得的經(jīng)濟效益就越大。

參考文獻

[1]楊龍興. 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計實驗指導(dǎo)書[M]. 2006.

[2]牛又奇. Visual Basic 程序設(shè)計教程[M].蘇州大學(xué)出版社,2004.

[3]John Ckack,Craig,Jef Webb.Visual Basic 6.0 程序開發(fā)環(huán)境[M].北京:北京大學(xué)出版社,1999.

[4]編程高手工作室. Visual Basic編程高手[M].北京:北京希望電子出版社,2001.

[5]王茁,張波.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

[6]William T. Pienta Integrating building automation and control [J]. 1992, 34 (9).

[7]W Shepherd. Power Electronics and Motor Control[M]. Cambridge University Press,1996.