LabVIEW的旋转机械振动测试分析系统研究

摘要

旋转机械在工业部门中常作为动力机械使用,且占据了相当大的比重,保证这类设备的正常运行才能保证工厂的正常运作生产。因此,需对其运行状态进行监测,而振动监测是常用手段。旋转机械正向大型化、复杂化、系统化的方向发展,其运行过程中产生的振动信号越来越复杂,采用传统的平稳信号分析方法不能获得完整的振动特征,需与非平稳振动信号分析方法相结合。计算机技术的飞速发展,虚拟仪器应运而生。使用虚拟仪器能减少硬件数量,以软件为核心对振动信号进行分析处理,其灵活性及可维护性更强,因此,其在测控领域中使用越来越广泛。LabVIEW软件是目前实现虚拟仪器最流行的设计工具之一,能够高效实现数据采集、分析处理及显示和存储。
　　针对以上现状,本文首先对旋转机械振动特征进行了研究,分析了其分类以及被监测参数,并对获取振动信号的传感器的工作原理以及选用原则进行了研究,在此基础上对使用接触式测量方法获取振动信号以及使用非接触式测量方法获取转速信号的原理进行了描述。其次,对旋转机械振动信号的分析方法进行了研究,主要对快速傅里叶变换、联合时频分析技术和阶比分析技术进行了研究,并在LabVIEW平台上对非平稳振动信号进行了仿真分析,其结果与计算结果一致;再次,对被监测对象进行了研究,布置了振动信号测点以及转速信号测点,并在上述理论研究的基础上,根据数据采集系统建立的一般步骤,搭建了基于虚拟仪器的旋转机械振动信号测试分析系统的硬件平台以及软件平台;最后,利用建立的振动信号测试与分析系统对发动机壳体振动以及发动机转速进行了监测,获取了其在稳定状态下的频谱分析结果以及阶比分析结果,实现了发动机壳体振动的状态监测。

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 选题背景和选题依据

1.2 国内外研究现状

1.3 本研究工作任务与目标

第2章 旋转机械振动及测量基本知识

2.1 机械振动基本概念

2.1.1 机械振动定义

2.1.2 振动位移、速度和加速度

2.2 旋转机械的常见振动

2.2.1 按振动频率分

2.2.2 按振幅方位分

2.2.3 按振动的变化规律分

2.3 旋转机械测量和监视的基本参数

2.3.1 动态参数

2.3.2 静态参数

2.3.3 其它参数

2.4 典型振动信号测量方法

2.4.1 振动测量传感器

2.4.2 振动信号测试方法

2.5 本章小结

第3章 旋转机械振动信号分析与处理技术

3.1 虚拟仪器与LabVIEW

3.1.1 虚拟仪器

3.1.2 LabVIEW

3.2 采样及采样定理

3.2.1 采样

3.2.2 采样定理描述

3.3 时域分析

3.4 频域分析

3.4.1 傅里叶级数的离散算法

3.4.2 离散傅里叶变换(DFT)及其快速算法

3.5 联合时频分析及LabVIEW实现

3.5.1 STFT变换的时域表示

3.5.2 STFT变换的频域表示

3.5.3 STFT变换的时频分辨率

3.5.4 基于LabVIEW的STFT变换

3.6 阶比分析技术

3.6.1 阶比分析定义

3.6.2 阶比分析原理

3.6.3 基于LabVIEW的阶比分析

3.7 本章小结

第4章 旋转机械振动测试系统

4.1 测试系统基本组成原理

4.2 基于LabVIEW的测试系统建立

4.3 试验台概述

4.3.1 试验台主要组成部件简介

4.3.2 测点布置

4.4 数据采集系统设计

4.4.1 硬件设计

4.4.2 软件设计

4.5 本章小结

第5章 旋转机械振动测试

5.1 测试方案

5.2 振动测试

5.2.1 参数设置

5.2.2 时域波形显示

5.2.3 频谱分析

5.2.4 阶比分析

5.3 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文