振动噪声插卡数据采集分析

汤　郁　韩正铜

摘要:文章论述了传感放大电路设计的目的是进一步掌握插卡、变频器的相关知识点,同时还要掌握插卡与微机、变频器之间的相互数据传送、通信、插卡输出D/A驱动变频器,以及信号之间是如何进行相关性分析,包括传感放外部、内部结构、四路循环采集、各硬件接线、相关性分析等内容。

关键词:振动噪声;信号;相关性分析;四路循环采集;变频器

中图分类号:TU112

文献标识码:A

文章编号:1009-2374(2009)18-0012-02

随着计算机技术的飞速发展和普及,数据采集系统也在迅速地得到应用。如果机床中的零件出现了故障,像磨损断裂等情况就可以通过采集过来的波形与以前的波形进行比较分析,判断哪个阶段出现了故障。

一、AMPCI9102插卡

AMPCI-9102板是PCI总线通用数据采集控制板,该板可直接插入具备PCI插槽的工控机或个人微机,构成模拟量电压信号、数字量电压信号采集、监视输入和模拟量电压信号输出、数字量电压信号输出及计数定时系统。

AMPCI-9102板为用户提供了单端16路/双端8路模拟量数据采集输入通道, 模拟量输入通道具有程控放大功能,4路12Bit模拟量电压信号输出,16Bit TTL数字量输入和16Bit TTL数字量输出,配接AMPCD821光隔端子板实现光隔I/O,可直接驱动继电器, 6路16位计数定时通道(二片82C54),基准时钟8M,可构成脉冲计数、频率测量、脉冲信号发生器等电路。

二、传感放大电路的设计

在数据采集系统中,被测量的物理量经过传感器变成模拟电信号,往往是很微弱的微伏级信号(例如热电偶的输出信号),需要用放大器加以放大。在这次的毕业设计中用到的放大器是UA741放大器。 如图1和图2所示:

三、数据采集与处理

“数据采集”是指将温度压、压力、流量、位移等模拟量采集、转换成数字量后,再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。相应的系统称为数据采集系统。在对声音进行采集时,选择四路循环采集。

步骤:用鼠标点击:“采集通道“菜单里的“通道1”,在文本框1中显示采集到的数据,在“数据分析区”中实时显示出噪声波形图来。界面如图3所示:

在将采集到的数据先保存到文件里,在分析信号相关性的时候,通过打开文件进行分析。点击“文件”菜单中的“保存”在子菜单中选择“保存通道1”,系统会出弹出“另存为”的对话框,输入要保存文件的名字,点击“确定”。

四、硬件接线分析

1.将插卡接线端子的D/A1转换通道输出引脚接变频器端子3,D/A1转换器的地与变频器2和4端子同时相连接,将插卡接线端子的1、2、3、4分别接声音放大电路的四个输出端子。同时将放大电路的的电源接在+5V上。将变频器中的端子5和8相连接(手动调试不要相连)。

把硬件接好线后,打开变频器。此时快速的设置MM420中的参数, 快速设置框步骤见表1:

打开计算机vb编程软件,运行微机中的驱动程序,在向程序界面中输入一个数值比如是在增加转速的文本框中,实现电机启动。运行vb,进行噪声采集,并绘出波形,保存数据画出相关函数波形,并分析相关性。

五、数据的相关分析

假如X(t)是采集到的一个样本记录,X(t+τ)是时移τ后的的样本。得出它们有相同的均值和标准差,可以说明是同一个声源,如果不是就可以辨别出各个声源了,因为各个的声源的频率是不同的。如果是电机在运转时的噪声波形则说明电机是没有什么故障的,前提是和没有故障的时候作比较的。

在图7、图8、图9中可以看出:

在对自相关函数图分析的时候,可以看出t →0是值最大,等于该信号的均方值。当t→∞时它们之间就没有联系了。自相关函数是区别信号类型的有效手段。只要信号中含有周期成分,其自相关函数在t很大的时候都不会衰减并具有明显的周期性,否则自相关函数就会趋于近于0。

六、结语

在实际生产过程中应用采集系统可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录,为提高产品质量、降低产品成本提供信息和手段。在科研中,应用数据采集系统可以获得大量的动态信息,是研究瞬间物理过程的有利工具,也是获得科学奥秘的重要手段之一。总之,不论在哪个应用领域中,数据采集与处理越及时,工作效率就越高,取得的经济效益就越大。

参考文献

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