基于LabVIEW的振动噪声测试和分析系统开发

论文摘要

随着计算机技术和软件技术的发展应用,虚拟仪器技术逐渐成为当前测试与控制领域的研究热点,它甚至已经代表了测试与控制仪器技术的发展方向。为适应现代化的需要,提高测试精度,课题以LabVIEW为软件平台建立了具有普遍意义的振动噪声信号测试分析系统。整个系统主要包括三部分:信号的采集调理模块、时频分析处理模块和数据存储管理模块。其中时频分析处理模块为本课题的重点,它可以实现:信号的去噪、时域特征值的提取、频谱分析、倒频谱分析和时频联合分析。课题的实际测试分析是以在HT—9340轮椅动态耐用性试验机上模拟运动的轮椅为研究对象;通过贴片式电阻应变片、驻极体MIC采集运动轮椅的振动噪声信号;并在结合数字信号处理技术与小波分析技术的基础上,对初始搭建的振动噪声测试分析系统进行相应的功能扩展,使其成为一个面向具体应用对象的振动噪声测试试验分析平台。该试验平台除了原系统的信号采集分析存储功能外,还具有对运动轮椅进行状态监视以控制实验台工作的功能。这一功能也使轮椅疲劳测试的无人监守成为可能。同时,论文以对滚动运动轮椅的振动噪声实际试验系统为例,论述了振动噪声信号的时频分析理论,简要介绍了虚拟仪器LabVIEW及相关软件的调用,并简单说明了实现时频分析的LabVIEW各子VI功能用法。系统可以实现对振动噪声信号的实际测量分析,具有良好的功能扩展性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题提出背景及意义
• 1.2 课题研究的主要设备
• 1.2.1 课题研究试验平台
• 1.2.2 课题研究试验轮椅
• 1.3 论文研究的主要内容
• 1.3.1 滚动运动轮椅的振动噪声信号采集
• 1.3.2 滚动运动轮椅的时频分析
• 1.3.3 数据存储管理和报警系统
• 本章小结
• 第二章 实现振动噪声分析的软件技术
• 2.1 虚拟仪器 LabVIEW 概述
• 2.1.1 虚拟仪器LabVIEW 的系统构成
• 2.1.2 虚拟仪器LabVIEW 的应用优点
• 2.1.3 虚拟仪器LabVIEW 软件设计注意事项
• 2.2 虚拟仪器技术的现实应用
• 2.3 振动噪声信号的 LabVIEW 时频分析 VI
• 2.3.1 振动噪声信号的LabVIEW 时域分析VI
• 2.3.2 振动噪声信号的LabVIEW 频域分析VI
• 2.4 虚拟仪器 LabVIEW 的 MATLAB 调用
• 2.4.1 虚拟仪器LabVIEW 与MATLAB 的调用概述
• 2.4.2 虚拟仪器LabVIEW 软件与MATLAB 的调用方法
• 本章小结
• 第三章 振动噪声信号的时频分析
• 3.1 信号的时域分析方法
• 3.1.1 有量纲统计指标
• 3.1.2 无量纲统计指标
• 3.2 信号的频域分析方法
• 3.3 小波分析
• 3.3.1 小波函数概述
• 3.3.2 连续小波变换
• 3.3.3 离散小波变换
• 3.4 小波变换应用
• 3.4.1 小波分析用于信号降噪处理
• 3.4.2 利用小波分析对系统进行故障监测
• 本章小结
• 第四章 振动噪声的硬件系统设计
• 4.1 振动噪声信号的采集
• 4.1.1 振动信号的采集
• 4.1.2 噪声信号的采集
• 4.2 信号的调理电路
• 4.3 数据采集模块数采卡A/D 转换的实现
• 4.3.1 DAQ-6221/PCI 数据采集卡的功能简介
• 4.3.2 DAQ-6221/PCI 数据采集卡的软件配置
• 4.4 控制电路
• 本章小结
• 第五章 振动噪声的软件系统设计
• 5.1 小波去噪模块的MATLAB 实现
• 5.2 系统的时频分析模块
• 5.3 系统的存储模块
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢