旋转机械运行状态模拟实验教学系统设计（本科毕业论文设计）.doc

摘 要

旋转机械在机械装备中占有举足轻重的地位，它们大多为生产企业中的关键设备，因此，保证旋转机械的安全可靠运行对企业和国民经济有重要的意义。本课题“旋转机械运行状态模拟实验教学系统”是设计一种针对高等院校机械类学科设计的教学仪器，可模拟旋转机械升降速瞬态过程及稳态运行工况的振动状态。测试系统可实时进行振动、转速的测量及显示，可模拟多种常见的旋转机械故障并进行故障特征分析。
本文给出了整个测试系统的硬件组成、软件设计流程, 还介绍了测试系统部分功能的实现方法。采用传感器技术、数据采集、信号处理和故障特征分析对旋转机械实验仪器的运行进行模拟和数据分析。主要内容包括信号的采集、数据存储和分析的结构设计与实现，讲述了各种功能模块的设计。论文详细介绍了基于LabVIEW的虚拟振动测试与分析系统的软件设计和实现过程，介绍了LabVIEW下强大的数据处理和分析功能和智能化用户交互界面设计，开发了LabVIEW环境下虚拟动平衡测试、分析、计算系统。


关键词：旋转机械，虚拟仪器，转子实验台，数据采集, LabVIEW















ABSTRACT

Rotating machinery takes up the major part in all machinery equipments and plays an important role in industry enterprises. It is very important to ensure the running safety of rotating machinery for both enterprises and our society. In order to salve the problem that process of fault diagnosis is too complex, this dissertation design a fault diagnosis visualization system of rotating machinery. This topic is to design a experimental table for enginery teaching in the university, which can simulate movements of rotating machinery and the vibration on condition that the status of steady-state operation. This system can test and show both the vibration and rotating speed, it also can simulate varieties of common fault of rotating machinery and analysis the features.
The hardware and the design flow of the software for the whole measuring system is presented , and this paper also introduced how to realize part of the functions of the measuring system. The project, using sensor technique, data acquisition(DAQ), signal processing, fault diagnosis and network transmission technique, realize functions of on-line monitoring and data analysis. The solution to the system of remote real-time condition monitoring is put forward in the thesis. It contends not only the research for signal acquisition and signal conditioning, but also the structural design and realization for data transmission, condition monitoring data storage and analysis. Virtual rotating machinery balance system based on LabVIEW is developed. Vibration signal analyses system and intelligent man-machine interface based on LabVIEW are developed in the thesis.


Key words： Rotating Machinery, Virtual Instrument Visualization, Multi-functional Rotor Test-rig, Data Acquisition, LabVIEW

目 录

中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
目录 III
1绪论 1
1.1 问题的提出 1
1.2 国内外研究发展现状 2
1.3 本系统的工程意义 4
1.4 重点研究内容 4
2 系统的方案设计 5
2.1 实验系统的体系概述 5
2.2 实验系统设计的基本要求 5
2.2.1硬件设计集成的基本要求 5
2.2.2软件设计的基本要求 6
2.3 利用虚拟仪器技术 7
2.3.1虚拟仪器系统的构成 7
2.3.2 虚拟仪器的几种集成 8
2.4 转子试验台实验系统的设计 9
2.4.1系统的总体方案 9
2.4.2 硬件系统简介 10
2.5 转子试验台测控系统的体系结构 14
3 转子试验台数据采集 15
3.1 转子试验台的传感器选用 15
3.1.1传感器选用原则 15
3.1.2 课题选用的传感器 16
3.1.3 传感器的标定 18
3.2 转子试验台的数据采集与信号处理 18
3.2.1概述 18
3.2.2 A/D转换 19
3.2.3 噪声处理和信号滤波 20
3.3 转子试验台的控制 21
3.3.1电源控制 21
3.3.2 转速的控制 21
4 系统的软件开发 23
4.1 虚拟仪器与LabVIEW 23
4.2 软件开发工具的选择 24
4.2.1 LabVIEW的选用 24
4.2.2 LabVIEW程序的组成 24
4.2.3 LabVIEW的优点 26
4.3 软件的结构和功能 27
4.3.1 LabVIEW的软件体系结构 27
4.3.2 转子试验台实验系统的软件层次 27
4.3.3软件的总体设计 28
5 信号分析 29
5.1 信号分类 29
5.2 信号的预处理 29
5.3 信号的时域分析 31
5.4 信号的频域分析 32
6 结论 35
参考文献 36
致谢 38