基于LabVIEW的振动传感器灵敏度校准.doc

1 基于 LabVIEW 的振动传感器灵敏度校准摘要: 介绍了对振动传感器灵敏度进行正弦激励校准的系统组成及工作原理; 讨论了基于 LabVIEW 的振动传感器灵敏度校准的系统设计与实现方法。经过试验及现场使用证实:系统工作稳定可靠,为振动传感器灵敏度的校准提供了技术手段。关键词: LabVIEW ;振动传感器;灵敏度;校准 Calibration of Vibration Transducer ’s Sensitivity by LabVIEW LI Xiao-wen (Technology Center, Zhuzhou CSR Times Electric Co.,Ltd, Hunan 41200 1 ,China) Abstract: position and working principle of calibration of vibration transducer ’s sensitivity by sine excitation are introduced. The system design and realization about calibration of vibration transducer ’s sensitivity by LabVIEW are discussed. The tests and operations indicate that the system work stably and reliably. Thereform, it 2 provides technical means for calibration of vibration transducer ’s sensitivity. Key words: LabVIEW ;V ibration Transducer ; Sensitivity ; Calibration 0 引言随着列车的不断提速和全周转公里的增加, 机车走行部状态监测及故障诊断系统(以下简称“故障诊断系统”)作为行车安全的重要保障, 不可或缺。而故障诊断系统完全依靠安装在机车轴承上的振动传感器获取振动信息, 然后再对其进行处理、分析, 所以, 各振动传感器灵敏度的一致性显得尤为重要。由于生产工艺上的差异, 生产出来的振动传感器其灵敏度不可能完全一致, 这就需要对生产的每一个振动传感器进行灵敏度校准, 通过改变振动传感器内部电路的放大倍数使其灵敏度均达到同一范围。系统是基于虚拟仪器的理念设计的;软件是基于 LabVIEW 开发的。虚拟仪器是用计算机软件代替传统仪器的某些硬件,用户可以根据需要定义并实现传统仪器的功能。在这种模式下, 传统的硬件设计不再是系统的主体, 性能改进和功能扩展只需进行相关软件的设计更新, 而不需要增添新的仪器设备。因此, 系统具有开发周期短、成本低、维护 3 简单、可移植性强等特点。 1 系统组成系统硬件由工业控制计算机(以下简称“工控机”)、 NI 6221 多功能数据采集卡、信号调理板、激振器、功率放大器、电荷放大器、标准传感器、支撑螺杆、接插件及连接线组成。系统软件是基于 NI 公司的 Labview 开发的用户软件。 系统框图图1 系统框图 4 系统原理本系统采用正弦激励二次校准法对振动传感器的灵敏度进行校准,其设计原理如下: 1 )通过工控机的用户软件向多功能数据采集卡发出正弦信号输出指令, 多功能数据采集卡便会给功率放大器提供一组一定频率、一定幅值的正弦信号。功率放大器对此信号进行放大后驱动激振器, 使其产生机械振动。标准传感器和待测传感器通过支撑螺杆固定在激振器上, 所以当激振器启振时, 会对标准传感器和待测传感器产生同一轴线上大小相等的振动冲击。需要特别说明的是: 支撑螺杆的使用在系统中显得非常重要, 因为它可以使标准传感器和待测传感器受到的振动的方向在同一轴线上。 2 )标准传感器和待测传感器受到正弦激励后会产生相应的电信号: 标准传感器产生电荷信号; 待测传感器产生电流信号。标准传感器的电荷信号输入到电荷放大器进行处理, 经过电信号转换、放大后输出电压信号; 待测传感器的电流信号输入到信号调理板进行处理,经过电信号转换、放大、带通滤波后输出电压信号。 3) 通过多功能数据采集卡将经电荷放大器和信号调理板处理后的信号采集入工控机。最后, 用户软件将采集的数据进行软件滤波、计算、分析得出结论。 5 2 系统设计系统设计包括硬件设计、参数计算、软件设计三部分。由于此系统是基于虚拟仪器的设计理念, 所以, 硬件部分相对简单,不再嗷述;而参数计算和软件设计部分非常关键, 下面将重点介绍。 参数计算 1 )灵敏度的计算系统对标准传感器与待测传感器施加同样正弦激励,通过比较得出待测传感器的灵敏