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机械振动中轴承状态监测与诊断系统软件


  系统软件是以LabVIEW平台设计的。LabVIEW是一种功能强大的编程语言,在具体编程时按层次结构将每一个细节任务编制成结构完整、功能相对独立的子程序块。软件部分总体构成如图4-21所示。

系统软件总体构成.png

(1) 主控模块

  主控模块是整个诊断程序的框架,提供用户进入各功能模块的途径。每个功能模块通过其输入和输出端口与主控模块进行通信,取得相应指令或数据,完成各的特定功能。


(2) 信号采集控制模块

  信号采集提供了整个系统的数据来源,是虚拟仪器的基本组成部分。信号采集控制 模块主要是实现振动信号的拾取及对各种参 数的控制,如对数据采集卡、采集通道的选 择,以及采样频率、点数、段数的控制等。轴承振动信号主要为随机信号和瞬态信号,因此对信号的采集设置为自由连续采集方式。其中,调用了LabVIEW中Data Acquisition功能模块下Analog Input中的AI Con- ifg.vi、AlStart.vi及AI Read.vi等子函数,通过这些模块可以实时采集振动模拟信号,采集的信号经主控模块送至数据分析处理模块。


(3) 数据分析处理模块

  该模块是整个软件的主体,包含信号预处理、特征参数计算、数据分析与状态判別四个功能。用加速度传感器获取运动中轴承的振动加速度信号,在LabVIEW的MATLAB- Script节点中使用小波包分析技术对检测的信号进行分解,然后对包含有异常状态特征的信号进行重构,以消除噪声的影响,再由公式(4-1)计算出相应的关联维数,根据数据库中的历史数据对计算结果进行分析,判断轴承状态是否存在异常及其严重程度,并产生诊断结果报告,返回给主控模块。


(4) 数据库管理模块

  数据库管理模块主要负责采样后数据和经过分析处理后数据的管理。此模块采用Microsoft Access作为开发工具,对各通道采集和处理后的数据分表单进行存储,可以实现记录采样信息、采集波形以及特征参数等工作,同时还可以对库中的数据信息进行查询和修改等。


(5) 信息输出模块

  该模块建立了良好的人机界面,使用人员通过系统界而显示对轴承的诊断情况一目了然。其主要功能有:振动信号时域波形实时显示;特征参数值实时显示;状态诊断结果实时显示;状态异常报警及诊断结果实时打印。