虚拟仪器技术的设计润仪仪表振动测试系统基于
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测试系统大多采用电子丈量仪器其特点是功能单一、、灵活性较差、大大的制约了振动测试的范围。振动是自然界普遍的现象。>
正在流行着一种将虚拟仪器技术引到振动测试领域中的技术，如今。将计算机技术和振动测试技术相结合，
虚拟振动测试仪器不只功能强大、用途多样，组建虚拟振动测试系统。实践标明。而且具有友好的用户界面和简化的图形化编程方法，受到广大用户的普遍欢迎和高度重视，成为振动测试新的发展方向。
1虚拟振动测试系统的硬件设计
虚拟振动测试系统的硬件主要包括了加速度传感器力传感器、信号放大器、数据采集卡以及通用PC机。
1.1加速度传感器
机械振动丈量中常用的压电式加速度传感器，加速度传感器主要测试振动体的振动加速度。以某些资料受力后在其外表发生电荷的压电效应为转换原理的传感器，
用适当的测试系统检测出电荷量，压电式加速度传感器输出的电荷量与物体振动加速度成比例。就实现了对振动加速度的丈量。有体积小，重量轻，灵敏度高和频率范围宽的优点，
适于选用电荷放大器，振动测试中应用为普遍。本系统的设计采用的并联压电材料的压电传感器。其电路特点是放大器输出电压只与传感器发生的电荷输入量及放大器反馈电容有关，
这一特性使电荷放大器的传输线路的分布电容不敏感，与构成电路的电缆形成的分布电容和信号频率无关。传输距离可达数百米。
1.2电荷放大器
不能直接被数据采集卡采集，压电式传感器输出的电荷信号比较微弱。需要用信号放大器把较弱的电荷信号转化成较强的能被数据采集卡采集的电压信号。
核心是一个具有电容负反馈、且输入阻抗及高增益的运算放大器。电荷放大器是一种输出电压与输入电荷量成正比的放大器。>
电荷放大器上还具有低通滤波器和能按传感器灵敏度调节放大倍数的适调放大器。本系统采用BC97型电荷放大器为例。>
1.3数据采集卡
此卡设计基于PCI总线，本系统中采用的数据采集卡是PCI-6024美国NI公司生产的多功能接口卡。数据传输速率高，吞吐量大，数据采集卡设计的主流，
支持DMA 方式和双缓冲模式，一块性价比较好的产品。保证了实时的信号不间断采集与储存。
信号输入范围分别为-5v+5v和010v提供16路单端/8路差动模拟输入通道，支持单极性和双极性模拟信号输入。
24线的TTL型数字I/O3个16位定时计数器等多种功能。实际丈量是输入信号通过BNC接头从输入端子进入数据采集卡进行数据采集，2路独立的D/A 输出通道。
2虚拟振动测试系统的软件设计
运用图形化编程语言LabVIEW为软件开发平台，虚拟振动测试系统的软件设计。顺序的开发过程中运用模块化的设计思想，根据不同功能的需要，分别组建各种功能模块，
为了将各模块集成到一起，本系统包含了数据采集模块、数据存储与读取模块、数据处置模块、结果显示模块。还设计了一个主界面来实现各模块的调用。后再对系统进行集成和调试。
2.1系统主界面的设计
利用LabVIEW中提供的EditMenu菜单，系统的主界面设计中。先将要实现的功能作为菜单选项的内容，以便在运行时调用，然后在框图中对各项菜单的调用通过Case循环进行选择，
这样在运行中，使各项菜单对应各项子VI各子VI中的VISetupEexecutOptions中选择ShowFrontPanelWhenCalled选项。当选择了菜单中的某项内容时，该子VI就被选中调用。
2.2数据采集模块
数据采集模块使用了LabVIEW中A nalogIuput功能块中的A IWaveformScan模块进行采集控制。>
并可进行采集通道、采样速率、采样点数、加窗方式、平均次数、显示谱的类型控制，根据不同需要可以选择连续信号采集或单次信号采集。还可通过光标移动观察信号的时域值和频域值，触发方式上，
信号触发时，还可以选择信号触发或自由采集。可选择触发电平、触发沿、触发前预保管点数等参数。
2.3数据存储与读取模块
数据存储模块的主要功能是将显示器上显示的图像所对应的时域数据存入二进制文件;将与采集数据有关的参数：
便于数据读取模块和用户使用。平均次数、数据长度、分析带宽、触发点采样点、采集时间等存入与数据文件同名的文本文件中。>
数据读取模块可以方便地进行文件的读写操作。LabVIEW读写文件的过程为：打开一个文件按一定格式进行读写内容后关闭文件。数据读取模块中用到主要函数分别是打开文件函数、读文件函数、关文件函数。
2.4数据处置模块
需要完成数字滤波、加窗处理、频谱分析、功率谱分析、相关分析、倒谱分析等诸多功能。时域分析有自相关与互相关分析，数据处置模块顺序的设计是本系统软件设计的关键局部。
对数据的预处置可进行各通道标定系数输入及用数字滤波器进行滤波，幅值域分析可以进行均值、方差、概率密度和概率分布统计。可进行低通、高通、带通、带阻滤波，
包括自功率谱、互功率谱、幅度倒频谱、频响函数，基于FFT频率分析。其中频响函数可以根据需要采用不同的估计公式，可选择显示实部和虚部、
主要有矩形窗、汉宁窗、哈明窗、指数窗等，幅频和相频以及相干函数。另外在频域分析时可对各信号进行加窗以减少泄漏。充分利用计算机的资源，计算FFT点数可以从512点到16384点，
可任意选择两通道计算频响函数和互功率谱。信号分析中调用了autopowerspectrumspectrumunitconversionpowfrequencestimate等子VI模块。可进行多次平均以减少误差。>
2.5数据显示模块
同时它还包括许多附属的显示项，数据显示模块是将采集到数据以及分析后的数据数据显示到显示器上。
大值及其相应位置显示，包括坐标单位显示。时限显示，数据采集文件索引显示，供使用者观察系统测试结果。
3虚拟振动测试系统的实际测试
本文介绍了虚拟振动测试系统的开发全过程，为了验证整个系统顺序运行的正确与否，采用锤击法对试件进行锤击测试，用装有力传感器力锤对试验结构进行锤击，用加速度传感器进行拾振， 将两个信号经电荷放大器放大后送入数据采集卡，通过软件设定采集条件控制采集，并将采集到数据存储和进行各种分析。采集时设置采样通道为2个， 采样频率为1000Hz平均次数为5次，每次采集点数设为1024点，触发通道为0通道，触发电平为100mv触发沿为默认的上升沿，预保管点数为20个。从测试结果上看， 激励信号和响应信号反映的正是锤击法激励时激励及响应信号应有的典型形状，可见系统顺序运行良好，系统可靠性较高。
本文介绍了虚拟振动测试系统的设计。
实践证明采用LabVIEW和基于PC数据采集卡构造虚拟振动测试系统是切实可行的测试系统功能强大，模块化的编程使顺序扩展变得很方便。 可以预见，虚拟仪器技术在整个测试领域将会有更加广阔的应用空间。
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