湯　郁　韓正銅

摘要:文章論述了傳感放大電路設(shè)計(jì)的目的是進(jìn)一步掌握插卡、變頻器的相關(guān)知識(shí)點(diǎn),同時(shí)還要掌握插卡與微機(jī)、變頻器之間的相互數(shù)據(jù)傳送、通信、插卡輸出D/A驅(qū)動(dòng)變頻器,以及信號(hào)之間是如何進(jìn)行相關(guān)性分析,包括傳感放外部、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、四路循環(huán)采集、各硬件接線(xiàn)、相關(guān)性分析等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞:振動(dòng)噪聲;信號(hào);相關(guān)性分析;四路循環(huán)采集;變頻器

中圖分類(lèi)號(hào):TU112

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1009-2374(2009)18-0012-02

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也在迅速地得到應(yīng)用。如果機(jī)床中的零件出現(xiàn)了故障,像磨損斷裂等情況就可以通過(guò)采集過(guò)來(lái)的波形與以前的波形進(jìn)行比較分析,判斷哪個(gè)階段出現(xiàn)了故障。

一、AMPCI9102插卡

AMPCI-9102板是PCI總線(xiàn)通用數(shù)據(jù)采集控制板,該板可直接插入具備PCI插槽的工控機(jī)或個(gè)人微機(jī),構(gòu)成模擬量電壓信號(hào)、數(shù)字量電壓信號(hào)采集、監(jiān)視輸入和模擬量電壓信號(hào)輸出、數(shù)字量電壓信號(hào)輸出及計(jì)數(shù)定時(shí)系統(tǒng)。

AMPCI-9102板為用戶(hù)提供了單端16路/雙端8路模擬量數(shù)據(jù)采集輸入通道, 模擬量輸入通道具有程控放大功能,4路12Bit模擬量電壓信號(hào)輸出,16Bit TTL數(shù)字量輸入和16Bit TTL數(shù)字量輸出,配接AMPCD821光隔端子板實(shí)現(xiàn)光隔I/O,可直接驅(qū)動(dòng)繼電器, 6路16位計(jì)數(shù)定時(shí)通道(二片82C54),基準(zhǔn)時(shí)鐘8M,可構(gòu)成脈沖計(jì)數(shù)、頻率測(cè)量、脈沖信號(hào)發(fā)生器等電路。

二、傳感放大電路的設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,被測(cè)量的物理量經(jīng)過(guò)傳感器變成模擬電信號(hào),往往是很微弱的微伏級(jí)信號(hào)(例如熱電偶的輸出信號(hào)),需要用放大器加以放大。在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中用到的放大器是UA741放大器。 如圖1和圖2所示:

三、數(shù)據(jù)采集與處理

“數(shù)據(jù)采集”是指將溫度壓、壓力、流量、位移等模擬量采集、轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后,再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、顯示或打印的過(guò)程。相應(yīng)的系統(tǒng)稱(chēng)為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在對(duì)聲音進(jìn)行采集時(shí),選擇四路循環(huán)采集。

步驟:用鼠標(biāo)點(diǎn)擊:“采集通道“菜單里的“通道1”,在文本框1中顯示采集到的數(shù)據(jù),在“數(shù)據(jù)分析區(qū)”中實(shí)時(shí)顯示出噪聲波形圖來(lái)。界面如圖3所示:

在將采集到的數(shù)據(jù)先保存到文件里,在分析信號(hào)相關(guān)性的時(shí)候,通過(guò)打開(kāi)文件進(jìn)行分析。點(diǎn)擊“文件”菜單中的“保存”在子菜單中選擇“保存通道1”,系統(tǒng)會(huì)出彈出“另存為”的對(duì)話(huà)框,輸入要保存文件的名字,點(diǎn)擊“確定”。

四、硬件接線(xiàn)分析

1.將插卡接線(xiàn)端子的D/A1轉(zhuǎn)換通道輸出引腳接變頻器端子3,D/A1轉(zhuǎn)換器的地與變頻器2和4端子同時(shí)相連接,將插卡接線(xiàn)端子的1、2、3、4分別接聲音放大電路的四個(gè)輸出端子。同時(shí)將放大電路的的電源接在+5V上。將變頻器中的端子5和8相連接(手動(dòng)調(diào)試不要相連)。

把硬件接好線(xiàn)后,打開(kāi)變頻器。此時(shí)快速的設(shè)置MM420中的參數(shù), 快速設(shè)置框步驟見(jiàn)表1:

打開(kāi)計(jì)算機(jī)vb編程軟件,運(yùn)行微機(jī)中的驅(qū)動(dòng)程序,在向程序界面中輸入一個(gè)數(shù)值比如是在增加轉(zhuǎn)速的文本框中,實(shí)現(xiàn)電機(jī)啟動(dòng)。運(yùn)行vb,進(jìn)行噪聲采集,并繪出波形,保存數(shù)據(jù)畫(huà)出相關(guān)函數(shù)波形,并分析相關(guān)性。

五、數(shù)據(jù)的相關(guān)分析

假如X(t)是采集到的一個(gè)樣本記錄,X(t+τ)是時(shí)移τ后的的樣本。得出它們有相同的均值和標(biāo)準(zhǔn)差,可以說(shuō)明是同一個(gè)聲源,如果不是就可以辨別出各個(gè)聲源了,因?yàn)楦鱾€(gè)的聲源的頻率是不同的。如果是電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲波形則說(shuō)明電機(jī)是沒(méi)有什么故障的,前提是和沒(méi)有故障的時(shí)候作比較的。

在圖7、圖8、圖9中可以看出:

在對(duì)自相關(guān)函數(shù)圖分析的時(shí)候,可以看出t →0是值最大,等于該信號(hào)的均方值。當(dāng)t→∞時(shí)它們之間就沒(méi)有聯(lián)系了。自相關(guān)函數(shù)是區(qū)別信號(hào)類(lèi)型的有效手段。只要信號(hào)中含有周期成分,其自相關(guān)函數(shù)在t很大的時(shí)候都不會(huì)衰減并具有明顯的周期性,否則自相關(guān)函數(shù)就會(huì)趨于近于0。

六、結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用采集系統(tǒng)可對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工藝參數(shù)進(jìn)行采集、監(jiān)視和記錄,為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本提供信息和手段。在科研中,應(yīng)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以獲得大量的動(dòng)態(tài)信息,是研究瞬間物理過(guò)程的有利工具,也是獲得科學(xué)奧秘的重要手段之一?？傊?不論在哪個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中,數(shù)據(jù)采集與處理越及時(shí),工作效率就越高,取得的經(jīng)濟(jì)效益就越大。

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