基于發(fā)動機測試的便攜式振動分析儀

　　下位機軟件能夠進行2路轉(zhuǎn)速信號以及4路振動信號的測試。其中，TCP/IP模塊負責與上位機通訊，接收并處理上位機的命令、將運行狀態(tài)或采集來的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機;Order manage模塊負責接收TCP/IP線程接收的命令，向TCP線程返回狀態(tài)信息，并驅(qū)動采集模塊采集數(shù)據(jù);采集模塊配置采集參數(shù)，采集數(shù)據(jù)并向Order manage模塊返回采集數(shù)據(jù)。

　　上位機軟件中，TCP/IP模塊負責與下位機進行通信，向下位機發(fā)送命令并接收下位機返回來的狀態(tài)以及采集數(shù)據(jù);系統(tǒng)配置模塊負責采集通道選擇、通道邏輯名稱的命名、波形顏色的設(shè)置、標定系數(shù)以及通道閾值的設(shè)定;數(shù)據(jù)處理模塊是整個軟件的核心部分，可將采集到的數(shù)據(jù)進行實時在線分析以及離線分析;存儲模塊負責對離線分析的數(shù)據(jù)進行存儲。

　　系統(tǒng)可靠性

　　系統(tǒng)設(shè)計理論MTBF指標(平均無故障時間)約為3500小時， MTTR指標(系統(tǒng)平均修復時間)小于等于30分鐘。為實現(xiàn)這一指標，首先在硬件選擇上注意每個硬件的MTBF指標，然后通過理論計算確保整個系統(tǒng)的MTBF指標能夠滿足設(shè)計要求，另外，在筆記本拖架上裝有排風扇，設(shè)計有進風口與排風口，能夠及時將CRIO與電源產(chǎn)生的熱量排出，確保儀器的正常使用;其次，在振動儀的操作說明書中給出了筆記本不工作、信號波形不顯示、信號波形顯示為噪聲以及軟件故障診斷方法流程圖，可以保證MTTR指標在30分鐘以內(nèi)。

　　系統(tǒng)靈活性

　　從數(shù)據(jù)文件中迅速找到異常數(shù)據(jù)是設(shè)計的重中之重。本系統(tǒng)設(shè)計了三種方法，分別是瀏覽數(shù)據(jù)波形、重放振動聲音以及通過報警記錄來查找數(shù)據(jù)。

　　瀏覽波形數(shù)據(jù)類似于Media Player中拖動游標瀏覽影片，當用鼠標拖動如圖3所示的游標時，系統(tǒng)會讀取相應時間段的波形顯示在波形圖中。

　　圖3 瀏覽數(shù)據(jù)波形界面

　　重放振動聲音把每個通道特定時間段的振動數(shù)據(jù)通過聲音進行播放，通過聽覺判斷該段數(shù)據(jù)是否存在異常。

　　通過報警記錄可以調(diào)用系統(tǒng)記錄下來的振動發(fā)生異常的時間，然后將該時間鍵入瀏覽波形界面中的開始時間，讀取出現(xiàn)異常時刻的數(shù)據(jù)，并進行有針對性的分析。

　　分析能力

　　該系統(tǒng)具有專業(yè)的分析能力。設(shè)計的在線分析算法有振動信號與轉(zhuǎn)速信號時域波形的顯示、振動信號的最大值計算等。在線分析需要運算速度快，且要快于采集速度，減少屬性節(jié)點及寄存器的使用可以滿足條件。

　　離線分析可將保存的數(shù)據(jù)調(diào)出進行更加詳細專業(yè)的分析，如時域波形最大值、有效值計算，軸心軌跡分析等。離線算法對運算速度的要求不高，可以根據(jù)用戶增加算法，比如階次分析與軸心軌跡分析。

　　階次分析能夠根據(jù)采集到的轉(zhuǎn)速信號與振動信號進行階次分析計算，找到振動信號與轉(zhuǎn)速信號之間的對應關(guān)系，從而能夠比較準確地找到故障的原因與位置。

　　軸心軌跡分析形象直觀地反應了轉(zhuǎn)子的實際運動狀況，包含了豐富的旋轉(zhuǎn)機械故障信息。本系統(tǒng)通過采集的兩路垂直于軸心的振動信號以及轉(zhuǎn)子的方向計算軸心軌跡。

　　結(jié)語

　　本文所設(shè)計的便攜式振動儀中，下位機采集模塊采用體積與重量較小的CompactRIO，上位機采用堅固耐用的軍用筆記本，外殼采用軍用箱體，防振防摔，對外接口部分也進行了防雨淋設(shè)計，使得該儀器能夠適應戶外以及條件惡劣環(huán)境下進行的測試。另外，軟件設(shè)計也充分考慮了用戶對測試系統(tǒng)可靠性、擴展性和靈活性等的需求，能有效測試出發(fā)動機是否存在異常，并能夠幫助操作者判斷異常的原因