設(shè)計和運用發(fā)動機低頻振動信號采集系統(tǒng)

　　4.2.1 C# 串行類的初始化設(shè)置

　　對串口進行初始化設(shè)置,由Ser ialPort 對象的參數(shù)可知主要包括設(shè)置串口號,波特率,奇偶校驗位, 數(shù)據(jù)位數(shù),停止位數(shù)等。以下為各參數(shù)所代表的含義并實例化一個串口對象:

　　4.2.2 讀操作

　　從串口輸入緩沖區(qū)的同步讀取一個字節(jié)操作通過執(zhí)行S e r i a l P o r t . R e a d B y t e ( ) 來實現(xiàn)的, 串口類ReadTimeout 屬性可以設(shè)置讀取操作未完成時發(fā)生超時之前的毫秒數(shù)。當程序以查詢方式接收到數(shù)據(jù)采集板發(fā)來的數(shù)據(jù)后, 串行類執(zhí)行此讀方法。

　　4.2.3 計算采樣頻率

　　由于固件程序是用C51 語言編寫的,存在計算采集頻率的困難。本系統(tǒng)通過在C # 3 . 0 中調(diào)用Q u e r y P e r f o r m a n c e F r e q u e n c y ( ) 和QueryPerformanceCounter()兩個Windows API 函數(shù)對接收數(shù)據(jù)程序段采用精確計時的方法,巧妙的實現(xiàn)了系統(tǒng)采樣頻率的精確計算。它們的引用代碼如下:

　　經(jīng)計算,本系統(tǒng)的采樣頻率fs=1600Hz。根據(jù)采集定理,當信號在最高頻率fmax 時,采樣頻率fs ≥ 2fmax就能使采樣信號不發(fā)生“混疊。”通常,把最低允許頻率fs ＝ 2fc 稱為Nyquist 頻率,工程中,為可靠起見,常取fs≥(3~4)fmax。根據(jù)振源的實際情況(康明斯6BT5.9 型柴油發(fā)動機機體側(cè)壁產(chǎn)生的低頻振動信號) , 設(shè)定采樣32768 次,用時20.48 秒。

　　4.2.4 低頻振動信號分析

　　發(fā)動機穩(wěn)定怠速工況(750 ± 100r/min)下,進入系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集界面開始采集信號,之后程序自動將其保存為txt 文本供在C#3.0 中調(diào)用MATLAB 生成的COM 組件對其進行分析, 其原始信號圖、頻譜分析情況如圖6所示。根據(jù)動力學(xué)分析,EQ6BT5.9 型柴油機在工作過程中對氣缸體的主要振動激勵源如下: (注:F 為柴油機轉(zhuǎn)頻、怠速工況下F=12.5Hz）。

圖6 原始信號及頻譜圖。

　　3) 整機(六個缸)活塞橫向撞擊氣缸壁;　頻率:6F從實測數(shù)據(jù)頻譜分析的結(jié)果來看與動力學(xué)分析一致, 驗證了該系統(tǒng)的可靠性。

　　5 結(jié)束語

　　發(fā)動機低頻振動信號采集系統(tǒng)能夠方便應(yīng)用于振動信號的實時采集與分析, 具備快速連接、靈活快捷獲取數(shù)據(jù)等優(yōu)點, 可實現(xiàn)大批量、無限時的實時數(shù)據(jù)采集。本系統(tǒng)已成功運用于柴油發(fā)動機故障檢測與診斷, 加之PC 機的普及性, 更使得這套系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。