基于虚拟仪器的机械振动测试系统设计
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基于虚拟仪器的机械振动测试系统设计
摘要：现如今，我国经济发展十分迅速，在工业生产和科学试验中，机械振动是普遍存在的现象，也是实际工程中经常要处理的问题。随着各类机械的运转速度、承载能力、工作寿命等方面的要求越来越高，因而发生振动的可能性不断增大。另外，人们对机器的工作精度和稳定性的要求越来越高，对于控制振动的要求越来越迫切，这些都对机械振动的研究和振动测试的研究提出了更高的要求。虚拟仪器的迅速发展和应用，充分体现了计算机技术和测试技术的紧密结合，代表了现代测试技术和仪器技术的发展方向。虚拟仪器是基于计算机、以软件为中心的仪器，它是利用计算机加上通用的硬件和专用的软件组合成的测试平台，它可以通过采用不同的测试功能软件模块组合来实现不同的测试功能，可以克服传统仪器功能单一的缺点，因此目前在机械测试与试验中得到了广泛应用。
关键词：虚拟仪器；机械振动；测试系统；设计
引言
在机械工程领域的日常工作中，常常要对机械传动的性能、参数进行测试与分析。传统的测试一般要借助体积庞大、价格昂贵、功能相对简单的仪器完成，加之传统工程测试系统不能兼容和共享相关的软硬件资源，加大了测试成本，降低了测试数据的准确性。随着计算机技术、微电子和信息技术的发展，计算机在工业测试领域的应用越来越广泛，借助计算机可使传统仪器的功能更强大，不但能改善传统仪器的性能，也可提升仪器系统与计算机的集成度。为适应现代工业测试需求，建立一套功能齐全的综合性虚拟仪器测试系统，成为研究者重视和关注的问题。本文详细阐述了虚拟仪器软件、硬件设计情况，介绍了虚拟仪器在水轮发电机组测试中的应用情况，为机械工程测试技术的发展提供重要参考。 1虚拟仪器概念
虚拟仪器主要通过虚拟仪器技术进行功能展示，而虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件，且结合高效灵活的软件完成各种测试及测量。利用该技术对产品设计周期的各个环节进行干预，不仅提高了生产产品的质量，还大大缩短了市场投放时间，提高了产品生产效率及产品研发。目前，使用集成化虚拟仪器可以与现实世界进行连接，进而获取较为实用的数据信息，还可以依靠网络技术进行资源共享，进而在大范围内可提高自身生产效率，虚拟仪器所提供的各种工具可满足很多项目使用需求，且及功能可持续开发与创新。
2振动测试原理
振动的强弱用振动量来衡量，振动量可以是振动体的位移、速度或加速度。振动量如果超过允许范围，机械设备将产生较大的动载荷和噪声，从而影响其工作性能和使用寿命，严重时会导致零部件的早期失效。在机械工程领域中，除固体振动外还有流体振动，以及流固耦合的振动。振动测试是指利用电器元件、仪表和装置构成的功能体获取机械振动量信息的过程，振动测试系统构成。激励装置作用于被测对象，产生信息获取的载体——信号，传感器将被测信息有模拟量转换为数字量，经放大、滤波等调理后的数字信号被导入各种算法进行运算分析后，以数据表格、波形图等形式显示和存储测试结果，提取信号特征值，通过相关控制系统反馈给被测对象，形成测试系统的闭环控制。
3虚拟仪器的机械振动测试系统设计
3.1加强技术开发
现代社会背景下，我国的机械工艺不断提升，相关的机械工程也趋于复杂，但其功能完善性不断提高，所以需要对应提高机械工程测试技术，满足企业使用需求，且进一步保证工程建设质量。基于此，很多技术性单位为满足当下技术工程的使用需求，积极加强技术开发，并通过下述三点内容加强技术开发，提高虚拟仪器的利用率，技术单位向相关企业收集技术更新需求，联合企业使用需求，对其进行定位功能更新，这样可以直接提升机械工程测试技术的实际应用能力。其二，设置机械工程测试技术功能反馈系统，通过该系统可直接了解机械工程测试技术中存在的不足，技术研究单位可以根据机械工程测试技术的不足进行创新，并以简洁操作方面等为前提，在进行技术创新。其三，定期开展软件升级会议，共同讨论技术发展方向，并且融入新时代创新理念，将最新的技术融入至机械工程测试技术中，确保该技术的先进性。
3.2虚拟仪器开发平台
虚拟仪器的核心软件为LabVIEW，这一软件平台提供了很多的前面板使用工具和各种数据分析工具，配合硬件厂商提供的各种硬件的驱动程序模块，使虚拟仪器设计变得简单。LabVIEW是以程序框图为基本单元并进行绘制的软件，通过前面板来显示想要实现的功能。通过调用不同控件，并将其端点相互连接来实现不同的功能。前面板、程序框图、图标/接线端口3个部分构成了一个LabVIEW仪器。前面板用于模拟真实仪器控制面板，程序框图是图形语言在前面板控件的使用控制，图标/接线端口用于把LabVIEW程序定义成一个子程序，从而实现模块化编程。
3.3加强技术应用管理
机械工程测试技术联合应用虚拟仪器技术的过程中，想要提升虚拟语气的高效利用率，需要注重技术应用的管理，这样才能提升相关技术的应用效果。基于此，加强技术应用管理也是提人虚拟仪器技术利用率的重要方式之一，而加强技术应用管理，可以通过下述几点方式进行。第一，加强技术制度应用规范的完善，虚拟仪器技术在应用的过程中，需要按照其操作规范进行机械工程测试，若一直使用一个单一的技术管理规范，则不能起到加强技术应用管理的效果，所以需要灵活设置技术应用管理规范，因企业会不定期更新虚拟软件系统，所以，其管理规范也相应做出变动，并根据软件的使用需求进行合理编排管理制度，进而确保技术的实际作用充分发挥出来。第二，设置奖惩制度，对于操作不规范的技术人员可进行惩罚，并要求其学习相关技术的基础知识，同时，设置考核检验其实际操作能力。对于操作规范的技术人才，可将其列为技术人才标兵，让其成为工作人员的学习榜样，并针对这类人才进行相应奖励，从而激励其他工作人员努力成为技术人才标兵。第三，设置技术使用说明书，因很多技术为新引进的先进技术，所以，在使用虚拟仪器系统的过程中，会有一些生疏感，同时，实际操作能力也不佳，因此在技术人员操作过程中设置技术使用说明书，存在一定的必要性，技术使用说明书，其中需要包括虚拟仪器系统详细操作步骤，及常见问题出现的符号以及解决办法，这样才可全方位提升技术人才对虚拟仪器系统的应用能力，并降低操作失误现象，全面提升虚拟仪器系统的运行效率，提高企业产品生产效率，进而持续推动企业持续发展。
结语
虚拟仪器是机械振动测试的重要组成部分，在机械振动测试领域发挥重要作用。利用高性能振动传感器采集机械设备振动信号，利用虚拟仪器的核心软件——LabVIEW软件平台开发振动信号上位机程序，利用多通道的数据采集板卡开发与上位机和振动传感器的数据通信串口，形成了一套适合机床、齿轮箱等轴承运行状态监测与故障诊断的振动测试系统，通过虚拟实验和现场实验对比分析，验证了系统在机械设备振动测试中的可行性和实用性，为开发同类测试设备提供一定的理论支撑和技术参考。
