振动信号采集与分析系统设计-开题报告

南京工程学院本科毕业设计（论文）开题报告题目：振动信号采集与分析系统设计专业：车辆工程（车辆电子电气）班级：学号：学生姓名：指导教师：说明1．根据南京工程学院《毕业设计(论文)工作管理规定》，学生必须撰写《毕业设计（论文）开题报告》，由指导教师签署意见、教研室审查，系教学主任批准后实施。2．开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。3．毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4．本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于2000字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。5．开题报告检查原则上在第2～4周完成，各院系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。本科毕业设计(论文)开题报告学生姓名倪清清学号215110505专业车辆工程（车辆电子电气）指导教师王书林职称副教授所在院系汽车与轨道交通学院课题来源自拟课题课题性质工程设计课题名称振动信号采集与分析系统设计毕业设计的内容和意义

采用LabVIEW虚拟设计并产生各种信号，进行变频器控制电机产生振动，从而用采集卡采集信号并进行处理和显示振动波形的研究。毕业设计的具体内容：1．主要设计一个汽车悬架振动测试系统。2．熟悉并熟练运用LabVIEW软件，通过振动传感器获得振动信号。3．将信号用信号调理器进行放大，输入到计算机内的PCI-6024E采集卡。4．用LabVIEW软件编程显示振动信号并进行处理。5．振动信号用变频器控制电动机产生。6．对LabVIEW产生的波形进行分析。本课题研究的意义：本课题对振动信号采集与分析系统设计的应用进行研究，通过采用LabVIEW软件及相配套硬件产生模拟振动信号，并采集分析，其研究意义如下：1．在工程技术领域中，存在着大量的振动问题。有时候人们可以利用振动特性为人类服务；但大多数情况下，振动都是给人们带来消极影响，并会使机械的某些构件损害、仪表失灵、设备工作不正常。通过对振动的研究，可以更好地解决这一系列因振动产生的问题。2．通过软件将计算机与仪器硬件资源相结合，建立振动信号的测试分析系统，可运用到机械运行监视上，通过对机械振动信号测试与分析，判断机械运行状态，以达到监视目的。文献综述随着工业生产的发展,设备现代化水平的不断提高,设备故障振动诊断是所有机械设备故障诊断使用最多的方法之一,振动信号蕴含了丰富的设备运行状态的信息,反映状态变化的灵敏度高.LabVIEW是目前国际上应用最为广泛的虚拟仪器开发环境之一，是一个功能强大、方便灵活的集成开发环境。LabVIEW有很多优点：1.可有效缩短项目开发时间;2.利用可视化G代码，提升代码利用率;3.快速分析、展现数据报表;基于虚拟仪器的振动信号采集与测试分析系统中可以看出，伴随着计算机和软件技术的发展,采用虚拟仪器实现振动信号测试与分析已成为振动测试的发展趋势。本文介绍了振动测试分析的国内外发展现状,虚拟仪器的概念以及LabVIEW软件开发平台的组成。就内燃机振动特点以及适用于内燃机的振动信号分析技术做了较为深入的理论研究。虚拟仪器的主要功能包括振动信号的实时采集,以及振动信号的预处理、幅域分析、时域分析、频域分析、时频联合分析等主要模块。以PC机、数据采集板为主要硬件,以图形化编程语言LabVIEW为软件开发平台,设计并实现了振动信号采集分析虚拟仪器系统。基于LabVIEW8.0开发设计的多功能信号分析处理系统，具有用户可自定义仪器功能，从文献[3]中我们知道了LabVIEW改变了传统仪器的封闭、仪器间相互配合差，开发与维护开销高等缺点，实现了数据的采集、显示、分析、处理、存储等功能，且具有高性能、高精度、高速的数据采集特点,他们都采用了NI公司的M系列多功能数据采集卡PCI-6221，性能参数：8路差分输入或16路单端输入、16位A/D转换器；与NI公司的BNC-2120接口端子板相连。虚拟仪器的最新技术及其开发环境LabVIEW的特点有很多，在文献[4]中一一罗列出来了,以双跨四支撑转子实验台为测试对象,分析了转子运行过程中发生振动的特点,虚拟测试系统的监测对象为一台双跨四支撑转子试验台,由一个直流调速电动机驱动主轴旋转,主轴由3个滑动轴承支撑,构成一个双跨四支撑的转子试验台,系统的主要监测对象是转子试验台的旋转主轴,软件系统主要用于实际的监测对象，配有相应的硬件，如传感器、数据采集卡等，经过LabVIEW中的数据采集子VI将其转化为电压值，经过LV中的数字滤波器去掉高频噪音后进行信号分析，包括单通道分析和双通道分析。文献[5]将虚拟仪器技术引人了火炮内弹道测试领域，开发了以PC机为硬件平台、以LabVIEW为软件平台的虚拟仪器系统,压力采集虚拟仪器系统在计算机上通过软件控制完成采集参数设置、数据采集、分析处理、存储和打印等功能，满足了实际动态测试分析的需要,并编写了数据采集卡的调用程序，实现了即插即用功能。以PC机、数据采集板为主要硬件，以图形化编程语言LabVIEW为软件开发平台，设计并实现了振动信号采集分析虚拟仪器系统,对该系统平稳和非平稳振动信号的采集、处理和分析各功能模块进行了具体介绍，并以信号发生器产生的噪声、三角波与正弦波混合波形为例，重点分析了非平稳信号的处理-小波分析的实现过程。从而用基于虚拟仪器的振动信号数据采集分析系统取代了传统的信号分析仪，实现对齿轮、轴承等振动信号的采集和分析。其次，数据采集和各种分析功能都采用了模块化结构,为以后添加新的功能模块提供了方便，另外,人机界面友好，操作简单,大大提高了设备在线监测诊断水平,为今后设备的监测诊断提供了先进的分析工具。振动测试系统的结构、硬件平台,以及软件设计中的关键技术在[7][8]中详细介绍了，利用LabVIEW和硬件设备生成激励信号,采集信号并进行处理分析,并最后生成测试报告。及如何使用虚拟仪器技术来对旋转机械的转子做振动信号的分析和处理,以PASSAT1.8的驱动转子为研究对象,其研究结果具有一般性,对同类旋转机械也有借鉴意义，将虚拟仪器技术与机械转子振动的信号分析与处理结合起来,通过虚拟仪器技术的应用,使得机械振动信号分析与处理系统开发周期短、成本低,而且软件模块化有利于升级开发,测试过程高效直观。以LabVIEW为软件开发平台，配合数据采集卡，加速度传感器等硬件设备建立了电机振动信号采集与处理系统，完成了振动信号的采集、显示、处理、数据管理等一系列功能，并在电机振动信号处理方法上，深入分析了傅里叶变换、时频分析、小波分析等在电机振动信号处理中的优缺点，[9]着重研究了独立分量分析等技术在电机内部振动信号处理的应用，针对电机振动的特性，给出了各种信号处理方法的参数优化。文献[9]在这方面让我们学习到很多知识。一个基于LabVIEW的他励直流电机速度的模糊控制系统把基于LabVIEW的模糊控制系统与经典控制系统进行了比较，分析了他们的优缺点，并通过整个实验得出了模糊控制系统与PI及PID控制系统的相似性。重点介绍了模糊逻辑的特点，并且通过它的特点设计出了更方便更有效的控制系统。参考文献：[1]高书凯

基于虚拟仪器的内燃机振动测试分析系统[D]

2008[2]叶枫桦.周新聪.白秀琴.郭智威.袁成清

基于LabVIEW队列状态机的数据采集系统设计[B]2010(4)[3]闫玲.方开翔.姚寿广基于LabVIEW的多功能数据采集与信号处理系统[J].江苏科技大学学报(自然科学版),2006-06,20(3):50-54.[4]冯德虎,刘满银.基于LabVIEW的虚拟测试转子振动的研究[J].陕西科技大学学报,2006-10,24(5):104-108.[5]罗曼,张小兵,李连波,袁亚雄.基于LabVIEW的压力采集虚拟仪器系统[J].火炮发射与控制学报,2005,1:61-64.[6]陈会莲,周桂红,赵晓顺,郑艳博,聂彩丽,刘淑霞.基于虚拟仪器的振动信号采集分析系统[J].设备管理与维修，2007,3:48-50.[7]张玉华,蒋书波,程明霄,杨霞.基于虚拟仪器的振动测试系统的设计[J].微计算机信息(测控自动化),2007,23(2-1):170-171.[8]刘炜.基于VI的转子振动信号分析与处理[J].科学技术与工程,2007-6,7(11):2689-2693.[9]蒋威.基于虚拟仪器的电机振动测试分析系统[D]:[硕士学位论文].杭州：浙江大学电气工程学院，2006.[10]P.Thepsation,A.Numsomran,V.TipsuwanpornandT.TeanthongDCMOTORSpeedControlusingFuzzyLogicbasedonLabVIEW[J]:2006SICE-ICASEInternationalJointConference,89-950038-4-7/06.研究内容1．通过对振动信号的研究，分析振动信号的频谱特性，并首先通过LabVIEW和变频器控制电机模拟产生振动信号，再由传感器得到振动信号通过信号处理并在电脑上显示对应的波形，最后进行频谱分析；2．将理论与实验结合，讨论基于虚拟仪器的振动信号采集与处理系统的设计；3．应用LabVIEW及其相应硬件设备，模拟实际振动信号，并采集信号数据，对其进行研究分析。研究计划第一周查阅并熟悉与本课题相关的文献资料第二周阅读文献，构思本设计的方法第三周翻译一篇英文论文第四周完成开题报告第五周熟悉掌握LabVIEW编程语言第六周编写程序第七周编写程序第八周熟悉掌握LabVIEW数据采集系统第九周建立信号采集、分析和处理的数学方法第十周现场安装调试控制系统第十一周验证和分析结果第十二周撰写毕业设计论文第十三周撰写毕业设计论文第十四周撰写毕业设计答辩稿特色与创新本论文特色与创新如下：1．本课题在对振动信号进行研究中，使用LabVIEW取代传统仪器中的硬件来完成仪器的功能；2.利用LabVIEW编程可以使计算机具有各种传统仪器的功能，不仅可以实现数据的测量、显示，而且可以进行数据的分析、各种曲线的绘制及打印等；3.虚拟仪器开放、灵活,研制周期较传统仪器大为缩短，可与计算机同步发展,可与网络及周边设备