虚拟检测系统设计与开发

1、工业设备运行状态虚拟检测系统设计与开发一 实验目的1 了解旋转机械检测系统的结构及组成， 根据实际 需要确定系统的方案。2 了解检测系统中各部分元器件的工作原理、 特点 和作用，并根据实际需要选择合适的元器件。3 掌握传感器的安装方式、选择和标定。4 掌握状态检测虚拟仪器系统设计与开发的基本 步骤。二系统设计1 实验对象该实验台是一种模块化、 开放型的机械设计综合实验 装置，由硬件 动力模块、传动模块、支承联接、调节模块、加 载模块 和软件【控制模块、工具模块、测试模块】等组成，通 过对不同模块德选择和装配搭接可以组成典型机械传动装置。 如 图所示：实验台结构简图2. 实验对象名称、型号及主要

2、零部件的性能参数1）动力模块（1） Y90L-4电动机：额定功率1.5KW;同步转速:1500r/min，额定电压下，最大转矩予额定转矩之比2.3（2）MM420-150/3 变频器。2）传动模块JS-100齿轮减速器：减速比 1： 1.5，齿数：乙=32、Z2 =48,螺旋角8° 4' 9”，中心距a=100mm法面模数Mn=2.5.3)加载模块CZ-5型磁粉制动器：额定转矩 50Nm激磁电流0.8A，允许滑差功率4KW3. 监测参数频带选定测量参数指南测量参数位移速度加速度适用频带0100HZ101000HZ大于1000HZ1) 电动机的测试参数电动机电源：单相交流，20

3、0/220伏，频率 50/60HZ功率：1.5KW设定转速：1500rpm(25Hz)电动机振动的测定参数：速度轴的转速：1500rpm2) 齿轮的测定参数电机转速设定为：1500rpm(25Hz)若出现齿轮故障，将引起的振动频率 啮合频率=轴转频X齿数小齿轮啮合频率=25 X 32=800(Hz)大齿轮啮合频率=25 X 32/48 X 48=800(Hz)考虑3次谐波，为244Hz，属于“高频” 齿轮振动测定参数：加速度3.监测位置(如图)测点位置如图所示，由左到右依次为扭矩、齿轮低速端、齿 轮高速端和电机。虚拟仪器处理的通道依次为4、3、2、1,其对应数据采集卡通道依次为 6、5、1、0

4、通道。4. 传感器的选择与安装选择压电式传感器：它体积小、重量轻、灵敏度高、测量范围大、频响范围宽、线性度好、安装简便等诸多优点， 因此获得了最为广泛的应用。初选采用秦皇岛佳盟测控技术 有限公司的ck8305标准参考加速度计，采用石英晶体压电元 件，性能指标：结构形式灵敏度重量（g）频响(10%)振频（kHz）石英晶体中心压0.1pc/ms-2351Hz10KHz30缩速度范围（ms-2）大横向灵敏度安装螺钉温度范围（0c）外形尺寸（mm）15000<5%M5-54+260六方16高30价格：1580元/只实际用传感器为压电加速度计一一 Type4291，且传感器用蜂 蜡直接粘在所示测点

5、处。5. 故障评价标准常用的标准判别法有绝对标准、 相对标准和类比标准三种方 法，在此选用绝对标准判别法。它是在一定的测试条件下，按规 定的方法确定的用以判别设备状态的界限值。把测得的参数值与标准值比较即可判别设备处于“良好”、“允许”、“较差”、“不允 许”等各种状态。主要采用ISQ1372判别：见表振动速度有效值Vrms(mm状态判别Vrms<1.8良好1.8<Vrms<4.5允许4.5<Vrms<11.2较差，应设法降低Vrms>11.2不允许6. 检测系统方案机械测振系统的结构框图如图所示，主要由传感器、电荷放大器、分析仪、显示输出和磁带记录几个部分

6、组成。传感器将机械振动量转变为适于电测的电参量，电荷放大器将机械量转变成与其成正比的微弱电荷 Q而且输出极高的阻抗 Ra分析仪测试分析统计结果，用计算机显示输出结果，并用磁 带记录仪记录结果数据。1) 数据采集器的选型数据采集卡的选择是硬件系统建设的关键，基于性能 的稳定性和性价比的原因，选用了凌华的 PCI 16 通道， 250K/s 低价位多功能采集卡产。特性型号 DAQ-221432位PCI总线，即插即用16个单端以及 8 个差动模拟量输入通道 输入通道能够允许单端与差动混合组成16位AD分辨率，采样频率可达 250K双极性/ 单极性模拟量输入模拟/ 数字触发2 路带波形发生功能的 D/

7、A 输出通道双极性/ 单极性模拟量输出D/A： I/O 更新及支持 Scatter/Gather 功能的总线主控 DMA 系统同步接口完全自动校准完全软件配置 价格：4200 元/块 实际采用数据卡参数：型号 BNC212.板卡 6024E2) 转速的测量转速直接采用机器加载上去，例如直接加载200、400、600 等等。3) 计算机选型选择凌华工控机 RACK-610价格： 5600 元/ 台配置：RACK-610T PIV2.0G/ 841 主板/ 512M/80G/光驱键盘鼠标产品简介：EIA RS-310C 19”上架式标准 4U机箱，易于更换和清洁的 滤网，三个 5.25”和一个 3

8、.5 ”外置驱动器架和一个 3.5”内部 驱动器架，均为抗振动、抗冲击设计前部机箱门内已有USB 口，前面板配有一个PS2键盘接口，专门的板卡固定，卡架设计以抵抗运输过程中的震动，支持300W/400W冗余电源，可更换为 BP/MB/MB DVR!面板：规格：尺寸 19 X 7X 17.8 ”( 483 X 177X 451mm (W Hx D)驱动器架 3 个 5.25 ”和 1 个 3.5 ”前置可达驱动器1 个内置 3.5 ”驱动器架 结构：高强度钢板颜色标准：米色和黑色其它：按需而定散热 In ：一个 120x120x25mm 和一个 80x80x25mm 滚轴风扇前面板 前面板带锁2

9、个LEDs硬盘活动指示和系统电源指示系统复位开关、ATX电源开关和K/B锁开关后面板支持14槽无源背板和ATX母板支持PS2架构ATX电源包装尺寸 24.8 X 13X 21.9 ”（630X 330X 555mm重量 12kgs/26.4 lbs4）选用的电荷放大器型号 VM27M6CHMETER 、 UNIT（ 6 通道）公司：RIONCO LTD（日本）5）软件开发工具选用虚拟仪器开发平台，它是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化 的应用。灵活高效的软件能创建完全自定义的用户界面，模 块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件 平台能满足对同步

10、和定时应用的需求。这是NI近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。只有同时拥有高 效的软件、模块化 I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大 组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、 开发时间少，以及出色的集成这四大优势。7、初选检测系统的软硬件成本报价编号设备名称型号规格台单价（元）总价（元）生产厂家1压电式传感 器ck8305石英晶体中心压缩415806320秦皇岛佳盟测控 技术有限公司2数据采集卡DAQ-221432位PCI总线、16个单端、8个差动模拟量输入 通道、16位AD分辨率， 采样频率可达250K142004200凌华3工控机RACK-610配置：RACK-610 / PIV2.0G / 841 主板 / 512M / 80G/光驱/键 盘+鼠标156005600凌华合计¥ 16120四.实验研