下载文档原格式
基于LabVIEW的随机振动信号生成技术作者：王冠来源：《中国新技术新产品》2015年第02期摘要：研究设计了一种基于LabVIEW的随机振动信号生成系统。
具体介绍了信号的产生原理，系统主程序的设计思想以及界面操作流程。
该系统其操作简便、程序快速、谱线误差小，可做为振动信号源完成振动测试实验，具有一定实用价值。
关键词：随机振动；LabVIEW；信号产生；加速度谱密度；振动量级中图分类号：TB123 文献标识码：A振动试验是仿真产品在运输、安装及使用环境中所遭遇到的各种振动环境影响，用来确定产品是否能承受各种环境振动能力的实验手段。
其中随机试验被大量应用到实验中，其信号复杂计算量大必须通过计算机辅助完成，信号发生器无法产生需求的波形，因此亟需一款软件辅助其完成信号发生过程进行振动实验。
1 随机信号不能用确定函数描述，只能用概率和统计方法描述。
在实验中信号平均值需为零，而信号的均方根值则为振动量级。
其能量分布用加速度谱密度图表示。
2 软件实现波形生成2.1软件平台软件采用美国NI公司所设计的虚拟仪器开发平台-LabVIEW，它是一种图形化的编程语言，利用数据流框图接受指令这样使得程序简明，缩短虚拟仪器的开发周期、消除了虚拟仪器编程的复杂过程，充分发挥G语言的优点。
2.2目标谱输入部分加速度谱密度曲线是表征随机信号的重要参数，是生成目标随机信号的第一步，它包含了振动信号能量分布的信息。
规定振动试验一般都会提供该曲线谱图，其横纵坐标为对数坐标。
依次输入不同折点利用两点式，将各分段函数合并，如此就确定了目标谱的谱线形状。
而系统则以正常坐标记录点集放入数组变量中供后续程序使用。
2.3频域时域转换（IFFT）频域所描述的是对应频率能量密度即振动信号加速度谱密度，谱线是连续的曲线。
在计算机进行信号生成时必须将其谱线离散化，这里选定1Hz为分辨频率对谱线进行离散。
离散化之后可认为随机信号由这些个离散的频率点所对应的谐波组成，而各谐波单频幅值可由公式求出。
基于LabVIEW的震动信号时频域分析系统设计以地下爆炸产生的震动信号为研究对象，基于LabVIEW软件，主要设计软件模块完成信号时域、频域、时频域分析。
整个软件采用自顶向下集成的模块化编程思路，大大提高了软件的执行效率和可扩展性。
测试表明，该软件系统可以很好的应用于震动信号分析方面。
标签：震动信号；时频域分析；系统设计在实际震动测试试验中，获取的震动信号属于非平稳信号。
直接些信号进行观察分析往往不能满足们的需求，很多信号的特征也不能直观的被显示出来。
因此，对信号进行时频域分析则成了研究的重点课题。
时域分析可以直观的给出信号在时域的特征，频域分析可以给出信号在频域的特征，时频域联合分析可以从图中分析信号时域与频域之间的联系。
这些往往对信号的特征提取分析有着重要的作用。
在地下采集到的震动信号，往往由于传播介质的复杂性，使其含有大量的噪声信号或者和其他不明成分，对后续震源位置定位有着重要的影响。
因此，文章以LabVIEW为软件开发平台，设计时频域分析模块，对震动信号进行相关的分析，为后续的震源定位提供良好的分析条件。
1 软件整体结构设计设计的软件要良好遵从的界面交互性、软件可移植性、开放性等原则。
文章基于LabVIEW开放平台，其具有计算机强大的图形环境，采用可视化的图形编程语言和平台，跟其他编程语言相比，其具有如下优势：（1）虚拟仪器具有良好的扩展性能，能实时根据需要完成软件的扩展。
（2）由于虚拟仪器测控测试技术，其能与硬件很好连接，工程上经常用硬件开发平台，利用虚拟仪器作为上位机完成相应的项目。
（3）虚拟仪器是强大的图形化语言，可以直观方面的供开发人员开发程序。
设计软件从功能划分为时域分析、频域分析、时频域分析。
时域分析又包括滤波功能，频域分析包括FFT功能，时频域分析包括小波去噪功能。
2 软件详细功能设计2.1 时域分析时域分析是主要是根据分析信号的特点，有些特点我们不能直观的看出来，因此时域分析要根据信号时间信息来获得相应的特征[1]。
机械振动信号分析算法及应用近年来，机械振动信号分析算法在工业领域得到了广泛的应用。
通过对机械振动信号的分析，我们可以获取关于机械系统运行状态、故障诊断和预测等重要信息，从而实现故障预防和设备维护的目的。
一、机械振动信号的特点与采集方法机械振动信号是一种具有周期性和不稳定性的信号。
它包含了各种频率和幅值的成分，反映了机械系统运行时的振动情况。
为了准确获取机械振动信号，我们需要采用适当的传感器和采集设备。
在机械振动信号的采集中，最常用的传感器是加速度传感器。
加速度传感器能够在三个方向上测量振动信号，并将其转化为电信号输出。
采集设备一般包括数据采集卡和信号采集软件，可以实时记录振动信号，并进行后续的处理与分析。
二、机械振动信号的分析算法1. 时域分析时域分析是振动信号分析中最常用的方法之一。
时域分析主要基于振动信号的波形特点，通过时域图形的形状、振幅和周期等参数，分析机械系统的运行状态。
2. 频域分析频域分析是将时域信号转化为频域信号的一种方法。
通过对振动信号进行傅立叶变换，我们可以得到振动信号在不同频率上的成分。
频域分析可以帮助我们了解机械系统中存在的谐波、共振等问题。
3. 小波分析小波分析是一种时频分析方法，能够同时提供时域和频域信息。
通过小波变换，我们可以得到具有不同频率和时间分辨率的子带信号，从而更好地揭示机械系统的振动特性。
4. 健康状态监测健康状态监测是机械振动信号分析的重要应用之一。
通过对机械设备的振动信号进行实时监测和分析，我们可以判断设备是否存在故障，并及时采取维修措施，避免设备故障带来的经济损失。
三、机械振动信号分析算法的应用1. 故障诊断机械振动信号分析可以帮助我们对机械设备的故障进行诊断。
通过分析振动信号的频谱特征，我们可以判断设备是否存在轴承磨损、不平衡、杂音等问题，从而指导维修工作。
2. 故障预测机械振动信号分析还可以用于故障的预测。
通过对设备振动信号的长期监测和分析，我们可以获取设备的状态演变趋势，并预测故障的发生时机，从而提前采取维修措施，避免设备停机造成的损失。
利用LabVIEW进行电气设备振动分析与控制电气设备的正常运行对于工业生产以及生活的正常运转至关重要。
然而，由于长时间的使用以及外界环境的影响，电气设备在运行过程中可能会出现振动问题。
这些振动问题不仅会对设备的性能和寿命产生负面影响，还可能引发机械故障，甚至危及人员安全。
因此，进行电气设备振动分析与控制变得至关重要。
本文将介绍如何利用LabVIEW软件进行电气设备振动分析与控制。
一、引言电气设备振动分析与控制是指通过对电气设备的振动进行监测、分析和控制来确保其正常运行和性能稳定。
通过准确地监测振动信号，可以及时发现设备运行中的异常情况，并采取相应的控制措施，避免设备故障和损坏。
二、振动信号的采集与分析1. 信号采集装置的选择在进行振动分析前，需要选择适当的信号采集装置。
LabVIEW软件提供了丰富的硬件设备支持，可以选择合适的传感器和信号调理模块进行振动信号的采集。
2. 振动信号的采集与处理借助LabVIEW的图形化编程环境，可以轻松地实现振动信号的采集与处理。
通过配置合适的传感器和调理模块，可以将振动信号转化为数字信号，并进行滤波、增益调节等预处理工作。
3. 振动信号的频谱分析频谱分析是振动分析中的重要环节，可以通过分析振动信号的频谱，确定其频率成分以及存在的异常情况。
LabVIEW提供了丰富的信号处理函数和工具箱，可以实现高效准确的频谱分析。
三、电气设备振动控制1. 振动控制的基本原理电气设备振动控制的目标是降低或消除设备的振动水平，提高设备的运行质量和稳定性。
通过采用适当的控制策略和方法，可以实现对设备振动的有针对性控制。
2. 控制算法的选择与实现在LabVIEW软件中，可以根据实际的振动特性和控制需求选择合适的控制算法。
常用的控制算法包括PID控制、模糊控制、自适应控制等。
通过编程实现这些算法，可以对电气设备的振动进行精确控制。
3. 振动控制系统的建立与调试建立完善的振动控制系统是确保控制效果的关键。
labview 机械方面毕业设计题目
对于机械工程专业的毕业生来说，选择 LabVIEW 作为毕业设计的主题是一个很好的选择，因为它是一种强大的工程设计和测试工具。
以下是一些可能的 LabVIEW 毕业设计题目：
1. 基于 LabVIEW 的智能机械臂控制系统设计
这个题目可以涉及机械臂的运动学建模、控制系统设计和实现、以及基于LabVIEW 的实时监控和调试。
2. 基于 LabVIEW 的振动分析系统设计
这个题目可以涉及振动信号的采集、处理和分析，以及基于 LabVIEW 的数据可视化。
3. 基于 LabVIEW 的机器人导航系统设计
这个题目可以涉及机器人的路径规划、运动控制和导航，以及基于LabVIEW 的实时监控和调试。
4. 基于 LabVIEW 的精密测量系统设计
这个题目可以涉及精密测量技术的实现、数据处理和误差分析，以及基于LabVIEW 的数据采集和实时监控。
5. 基于 LabVIEW 的智能传感器系统设计
这个题目可以涉及传感器信号的处理、转换和传输，以及基于 LabVIEW 的数据采集和实时监控。
以上题目仅供参考，具体题目可以根据个人兴趣和专业背景进行选择和调整。
同时，毕业设计还需要注意实践性和创新性，尽量选择具有实际应用价值的课题，并尝试提出一些新的解决方案和技术。
ｘｙｚ图１ｙ方向输出的典型信号基于ＬａｂＶＩＥＷ的车体振动加速度信号处理朱丽琴，唐艳丽，张丽娜（西南交通大学机械工程学院，四川成都６１００３１）摘要：车体耦合振动影响行车安全，因而研究车体振动加速度信号可以有效地测试火车的安全运行情况，为进一步改进车体结构，保障行车安全，采用加速度传感器对车体振动进行了在线检测。
利用ＬａｂＶＩＥＷ软件开发平台，采用滤波方法进行粗略地提取，实现车体振动加速度信号的显示和处理。
实际表明，该系统结构简单，运行速度快，抗干扰性强，具有较高的可靠度。
关键词：振动加速度；ＬａｂＶＩＥＷ；带通滤波；巴特沃思滤波器；耦合振动中图分类号：Ｕ２６０．１１＋１，ＴＰ３１１．５２文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－４９８４（２００８）０１－００６７－０３ＢｏｄｙｗｏｒｋｖｉｂｒａｔｉｏｎａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆＬａｂＶＩＥＷＺＨＵＬｉ－ｑｉｎ，ＴＡＮＧＹａｎ－ｌｉ，ＺＨＡＮＧＬｉ－ｎａ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｏｄｙｗｏｒｋｃｏｕｐｌｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎａｆｆｅｃｔｅｄｒｕｎｎｉｎｇｏｆｔｈｅｔｒａｉｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｂｏｄｙｗｏｒｋｖｉｂｒａｔｉｏｎａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｃｏｕｌｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｔｅｓｔｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｔｒａｉｎｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｂｏｄｙｏｒｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｅｎｓｕｒｅｔｒａｆｆｉｃｓａｆｅｔｙ，ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒｗａｓｕｓｅｄｔｏｃｏｍｐｌｅｔｅｏｎｌｉｎｅｔｅｓｔｉｎｇ．ＬａｂＶＩＥＷｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｄｉｓｐｌａｙｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｇｒａｐｈｓａｎｄｔｅｘｔｏｆａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｉｇｎａｌ．Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｅｘｔｒａｃｔｕｓｅｆｕｌｓｉｇｎａｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｓｉｍｐｌｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ，ｈｉｇｈｌｙｒｕｎｎｉｎｇｓｐｅｅｄ，ｓｔｒｏｎｇａｎｔｉ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ；ＬａｂＶＩＥＷ；Ｂａｎｄｐａｓｓｆｉｌｔｅｒ；Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈｆｉｌｔｅｒ；Ｃｏｕｐｌｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎ收稿日期：２００７－０６－１５；收到修改稿日期：２００７－０８－２２作者简介：朱丽琴（１９８５－），女，江苏南京市人，硕士研究生，专业方向为设备工况状态监测与故障诊断。
第５期（总第１７４期）２０１２年１０月机械工程与自动化ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．５Ｏｃｔ．文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０５－００４０－０２基于ＬａｂＶＩＥＷ的振动信号测试与分析系统的开发何政军，王晓龙，庞尔军（华北电力大学机械工程系，河北 保定 ０７１００３）摘要：以图形化编程语言ＬａｂＶＩＥＷ作为开发平台，设计并搭建了虚拟振动测试分析系统，介绍了各功能模块可以实现的功能，配合必要的硬件设备，实现了对简支梁振动信号的采集、处理和分析。
关键词：ＬａｂＶＩＥＷ；振动测试；信号中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ收稿日期：２０１２－０５－１４；修回日期：２０１２－０５－２５作者简介：何政军（１９８８－），男，浙江衢州人，在读硕士研究生，研究方向：数字化设计制造与虚拟仪器。
０ 引言虚拟仪器是由美国国家仪器公司（ＮａｔｉｏｎａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ＮＩ）最早提出的概念，由于其具有开发周期短、可扩展、性价比高等优点，使得虚拟仪器逐渐取代了传统仪器［１］。
本文充分利用虚拟仪器技术、数据采集和信号分析处理技术，搭建了振动测试分析系统。
１ 振动测试分析系统硬件构成振动测试分析系统硬件结构框图如图１所示。
系统硬件由９１０１压电式加速度传感器、ＹＥ５８５２电荷放大器和ＮＩ９２３４数据采集卡及装有ＬａｂＶＩＥＷ软件的计算机组成。
图１ 振动测试分析系统硬件结构框图ＮＩ９２３４采集卡有４个模拟信号输入通道和１个模拟信号输出通道，精度均为２４位，并且其增益可由软件控制，采样速率最高可达５１．２ｋＳ／ｓ，对于双极性信号，输入电压信号范围在±５Ｖ之间。
ＹＥ５８５２电荷放大器增益为０．０１ｍＶ／ｐＣ～１ ０００ｍＶ／ｐＣ，精度为±１％。
９１０１压电式加速度传感器为通用型宽频带传感器，其电荷灵敏度为３０ｐＣ／ｍｓ２，频率范围为０．２ｋＨｚ～１０ｋＨｚ，谐振频率为２７ｋＨｚ，输出电压为±１０Ｖ。
使用LabVIEW进行振动分析实现振动信号的分析和故障诊断振动分析是工程领域中常用的一种手段，用于检测和诊断机械设备的运行状态。
通过对振动信号的收集和分析，可以有效地判断设备是否存在故障，并提供进一步的诊断和维护方案。
而LabVIEW作为一种强大的工程软件平台，为振动信号的分析和故障诊断提供了便捷的解决方案。
一、振动信号的采集振动信号的采集是振动分析的首要步骤。
通过传感器将机械设备的振动信号转换为电信号，然后通过数据采集卡将电信号输入计算机。
LabVIEW提供了丰富的数据采集工具和函数，能够支持多种传感器的接入，例如加速度传感器、压力传感器等。
通过配置采样率和采样通道数等参数，可以实现对振动信号的高精度采集和记录。
二、振动信号的预处理采集到的振动信号往往包含了大量的噪声和杂散成分，需要进行预处理以提高分析的准确性。
LabVIEW提供了丰富的信号处理函数和模块，可以对振动信号进行滤波、降噪、去趋势等预处理操作。
通过设定合适的滤波器参数和算法，可以有效地提取出振动信号的主要特征，并滤除不必要的干扰。
三、振动信号的特征提取振动信号的特征提取是振动分析的核心环节。
通过提取振动信号的时域特征和频域特征，可以判断设备是否存在异常振动，以及异常振动的类型。
LabVIEW提供了各种高级信号处理函数和工具，例如峰值检测、谱分析、自相关函数等，可以方便地实现对振动信号的特征提取。
通过分析振动信号的幅值、频率、相位等参数，可以得到设备的震动情况和频谱特征。
四、振动信号的故障诊断通过对振动信号的特征分析，可以判断设备是否存在故障，并进一步确定故障的原因和位置。
LabVIEW提供了强大的数据处理和可视化工具，可以将特征分析的结果直观地展示出来，帮助工程师快速定位故障。
同时，LabVIEW还支持与其他工程软件的数据交互和通信，例如与CAD软件进行模型匹配、与数据库进行数据存储等，提供了全面的故障诊断解决方案。
总结：使用LabVIEW进行振动分析实现振动信号的分析和故障诊断具有准确、快速和可靠的优势。
基于Labview的自动扶梯机械振动数据采集糸统的设计与实现梁敏健，彭晓军(广东省特种设备检测研究院珠海检测院，广东珠海519002)摘要：以Labview为开发平台，运用加速度传感器、数据采集卡，该文设计了自动扶梯振动信号的数据采集系统，实现了多通道自动扶梯振动数据的采集、数据分析、存储与回放的功能；并选取自动扶梯驱动主机、减速器、梯级等关键部位进行现场试验，实现了对自动扶梯关键部位振动数据的采集与加速度峰值、频谱特性、功率谱等振动特征量的分析%通过第三方机构的测试及现场试验结果表明，该系统工作性能稳定、测量结果准确、重复性良好。
其具有人机交互界面简洁，操作便利、携带方便、可扩展性能良好的优点，既可在线监测，也可做离线分析，为下一步的自动扶梯的故障诊断及智能识别提供了研究基础％关键词:自动扶梯监测;振动测试;数据采集;Labview中图分类号:TH236文献标识码：A文章编号#1000-0682(2021)02-0054-05Design and implemeetation of escalator mechanical viOration data acquisitionsystem basee on LabviewLIANG Minjian,PENG Xiaojun(Zhuhai Branch,Guangdoog insPtute o Special Equipment InspecCo and ResearcC,Guangdong Zhuhai519002,China#Abstract:With acceleration sensor and data acquisition card,the data acquisition system of escalator vibration signal is designed which is based on LabVIPW development petform,and this system realizes the functions of multi-channel escalator viPration data acquisition,data analysis,storage and playback-The ke-parts of escalator such as dcvv host,reducer and cascade are selected for field test to realize the ke-of escalator paC viPration data acquisition and acceleration peak vvlua,spwtrum characteCs-tics,power spectrum and other vibration characte/s/cs analysis.The test results of We third-paCy organization and field test show that the system has stable peCormance,accurate mexsurement results and good repeatability.The system has Wv advvntagas of s P p/,human-compuWr inWraction inWCaco, convenient operation,convenient poCability and good scalability-It can ba used for online monitocng and 0X1X0analysis.The relizlion of We system provides a research basis for the next step of escalator fault diagnosis and intelligent recoanition-Keywords:escalator monitocng；viPration test;data collection；Labview收稿日期#2020-09-07基金项目：广东省特种设备检测研究院科技项目(2020JD-2-04,2020JD-2-05)；广东省特种设备检测研究院珠海检测院科技项目！zha-202004)作者简介:梁敏健(1984),男，广东清远人,博士,高级工程师,研究方向为特种设备智能检测及仪器仪表开发等)E一mail： 0引言近年来，自动扶梯在我国呈逐年递增的趋势，老旧扶梯的安全形势也不容乐观，常规的定期检测、监督抽查检验往往不易发现扶梯内部存在的潜在风险和故障,如梯级滚轮磨损、曳引链磨损、减速箱齿轮齿面磨损、齿根弯曲疲劳折断、驱动链条过松、减速箱油量不足等问题。
基于LabVIEW的机械振动信号分析系统的开发
随着现代化工业大生产的不断发展，机械设备的结构变得越来越复杂，并且经常运行于高速、重载以及恶劣环境等条件下。
由于各种因素的干扰和影响，会导致机械设备发生故障，轻则降低生产质量或导致停产，重则会造成严重的甚至是灾难性的事故。
为此，为尽最大可能地避免事故的发生，机械设备状态监测与故障诊断技术近年来得到了极为广泛的重视，其应用所达到的深入程度十分令人鼓舞。
目前，机械设备状态监测与故障诊断已经基本上形成了一门既有理论基础、又有实际应用背景的交叉性学科。
在实际应用中，故障与征兆之间往往并不存在简单的一一对应关系，一种故障可能对应着多种征兆，反之一种征兆也可能是由于多种故障所致。
因此，通常必须要借助信号处理等手段从采集的原始数据中加工出特征信息，提取特征量，从而保证有效、准确地进行故障诊断，也就是说，信号处理与故障诊断有着极为密切的联系，信号特征提取是故障诊断中必不可少的一个重要环节[1]。
故障诊断技术的各种理论研究和方法探讨最终都必须落实到具体诊断装置的研制上。
而传统的测控仪器以硬件为关键，其开发与维护的费用高、技术更新周期长、价格高、仪器功能柔性差、不易与其他设备连接等特点，越来越不能满足科技进步的要求。
虚拟仪器的出现改变了这样的局面，它充分利用了计算机技术来实现和扩展传统测试系统与仪器的功能。
NI公司的图形化编程语言LabVIEW成为当今虚拟仪器开发最流行的一种语言。
LabVIEW 的最大特点是用图标代码来代替编程语言创建应用程序。
LabVIEW有丰富的函数、工具包、软件包、数值分析、信号处理、设备驱动等功能，还有应用于专业领域的专业模块，解决了传统的虚拟仪器系统采用C、C++、汇编等语言存在的编程、调试过程繁琐、开发周期长、对编程人员要求高等问题，广泛地应用于航空、航天、电子、机械等众多领域[2，3]。
本文基于LabVIEW开发一个针对旋转机械故障诊断的振动信号分析系统，并在成都飞机设计研究所某航空设备监控上获得了应用。
系统设计
根据信号分析系统的设计原则，又考虑到LabVIEW具有图形化编程特点以及丰富的工具箱。
因此，笔者选用NI公司的Lab VIEW 7.1作为信号分析系统的开发平台。
笔者开发的信号分析系统主要分为三大模块，即文件管理模块(文件的读取及存储)、信号分析模块、显示模块。
按照图1所示的使用流程对这三个模块进行设计。
由于读取数据以及后面的数据分析存在明显的先后顺序，因此采用顺序结构将数据读取模块、信号分析模块结合起来，构成统一的总程序。
图2示出总程序。
左侧框图内实现信号的读取与存储的程序。
由于读取的数据类型不同，因此采用选择结构。
右侧是程序主体部分，用于实现信号分析及处理，包括幅域分析、时域分析、频域分析。
由于信号分析方法的多样性，信号分析模块采用事件结构，通过调用子程序的办法来实现。
信号分析系统总界面见图3。
文件管理模块
数据格式的类型多种多样，主要有文本文件格式(.txt)、二进制格式(.dat)、MATLAB数据格式(.mat)等。
因此，针对不同格式的数据，LabVIEW需要采用不同的程序进行读取。
文件的读取模块主体采用了选择结构。
读取MATLAB用LabVIEW中的MATLAB Script来实现;读取文本文件(.txt)和二进制文件(.dat)用LabVIEW的Read Lvm节点来实现。
存储分析所得数据可以利用LabVIEW的Write Lvm节点实现。
信号分析模块
信号的分析处理主要分成三各部分：幅域分析、时域分析以及频域分析。
采用模块化程序进行编程。
分别将幅域分析、时域分析以及频域分析三部分做成子程序，采用主程序调用子程序的办法实现信号分析模块的开发。
幅域主要包括峰峰值、均方根值、直流量、峭度、斜度以及波形最大值、最小值的分析;时域分析是按照信号的时间顺序，即数据产生的先后顺序进行计量分析。
频域分析是将时域信号变换至频域加以分析的方法。
针对旋转机械，主要包括幅值谱、相位谱、功率谱、倒谱、Hilbert变换。
显示模块及装饰
为了确保系统具有友好的使用界面，方便使用者操作，本系统加入了一些显示程序，包括指示灯、文件存储路径显示、面板人性化设计等。
实验结果
对旋转机械的三个主要部件转轴、齿轮、轴承所采集的数据进行分析，并与实际参数进行了比较，验证了所开发的基于LabVIEW的信号分析系统的正确性与可行性，主要包括：
(1)利用分析转轴数据的幅值谱，得出的转轴转速与实际转速相近;
(2)利用转轴时域分析的自相关功能，能够准确识别信号的周期;
(3)利用幅域分析以及频域中的幅值谱、功率谱对齿轮数据进行分析，并与齿轮异常图及其振动特征比较，得出齿轮的初步故障诊断结果为齿轮表面磨损，有局部缺失，与实际情况相符;
(4)利用倒谱计算出的频率与41齿齿轮转频相近;
(5)利用轴承信号在频域的Hilbert变换得出了轴承存在内圈缺陷的初步诊断。
本文仅对最后一项进行呈现。
本文采用的数据为单列深沟球轴承的数据，所涉及到的滚动轴承试件类型为GB6203，试件基本参数如表1所示，轴承所在轴的转频约为12Hz，采样频率fs=12800Hz。
设单列角接触球轴承的工作轴转速为n(r/min)，轴承节径为D(mm)，滚动体直径为d(mm)，接触角为b(rad)，滚动体个数为Z。
假设滚动轴承各滚动体和内外圈表面间的接触方式为纯滚动接触。
其故障特征频率计算公式如下所示[5]。
内圈旋转频率，即工作轴转频为：
滚动体上某一个固定点通过滚道(包括内、外圈)的频率，简称滚动体通过频率：在工程中，这三个通过频率fbp、fip和fop又常被称作滚动轴承的滚动体故障特征频率、内圈故障特征频率和外圈故障特征频率[6]。
根据公式(1)~(4)可以得到故障特征频率理论值如表2所示。
工程中多采用频域分析方法来反映轴承的运转状态[7]。
频域上分析又分为幅值谱、相位谱、功率谱以及Hilbert变换。
这里主要利用轴承信号Hilbert变换对系统进行验证。
单列深沟球轴承信号的Hilbert变换如图4所示。
由图中可以看出，幅值较大处所对应归一化频率分量如指针所示，边带带宽为0.00412。
因此，可以计算对应的频率：f1=fs×0.00412=52.7Hz
这与参考的内圈故障特征频率fin=51.9Hz(如表2)十分相近,可以得出诊断结果：轴承存在内圈缺陷。
这与实际情况一致。
结语
该系统具有如下特点：(1)采用当前测控领域中极为流行的图形化编程软件LabVIEW作为开发平台，提高了编程的效率和软件质量。
(2)能读取、存储不同类型的数据格式，从幅
域、时域、频域三个角度对信号进行分析处理，正确提取信号特征，并具有相应的显示功能。
(3)具有友好的人机交互界面。
利用笔者开发的基于LabVIEW的机械振动信号分析系统，可以实现对旋转机械的主要部件的振动信号进行分析处理，解决了一些实际问题。
如：利用转子的幅值谱分析推算出转子的转速;对齿轮的倒谱分析提取相对准确周期信息，可对其运转状态进行监测。
对轴承的Hilbert变换分析得到故障的频率，对应于轴承故障特征频率，得出轴承的故障为内圈故障。
通过这些问题的研究与解决，也验证了系统的正确性与可行性。
本系统已经在成都飞机设计研究所某设备振动信号监控上得到了具体应用，效果良好。
参考文献：
[1] 陈进.信号处理在机械设备故障诊断中的应用[J].振动与冲击，1999(1)
[2] 张新红.LabVIEW的故障诊断虚拟仪器开发及应用研究[D].河南理工大学，2005
[3] 杨乐平，李海涛，杨磊. LabVIEW程序设计与应用[M]. 北京：电子工业出版社，2005
[4] 王琳.机械设备故障诊断与监测的常用方法及其发展趋势[J].武汉工业大学学报，2000，22(3)
[5] 张庆海.基于振动分析的旋转机械设备故障诊断技术的研究[D].哈尔滨工业大学硕士学位论文，2006
[6] 范兆军，郑海起，汪伟等.基于虚拟仪器的滚动轴承故障诊断[J] .振动技术与工程，2006，6(19)
[7] 宋雪萍.旋转机械故障诊断若干理论与技术的研究[D].东北大学博士学位论文，2006。
