可攜式微振動測試裝置及方法與流程
2024-02-28 08:25:15
本發明涉及自動化檢測領域，具體地，涉及一種可攜式微振動測試裝置及方法。
背景技術：
隨著人類社會的發展，生產和生活中的振動越來越多，當振動超過一定量值，就會對人類的生產和生活造成危害。目前，國際上已經正式將振動公害列為七大環境公害之一，振動會對人們的工作、生活以及身體健康造成影響，同時還會對建築物的安全及精密儀器的正常使用造成影響。
為了提高產品的質量和精度，改善人們的生活質量，就不得不對環境微振動進行研究，從而採取切實有效的措施來進行減振避振。而研究環境微振動的基礎就是對振動信號進行準確的測量和分析，對於開展微振動對精密儀器影響的研究，制定振動評價標準或校準規範，具有十分重要的現實意義。
現有的振動測試裝置主要存在以下幾個問題：一、裝置的集成度不高，裝置中電腦和數據採集卡分離，導致在實際使用中，採集卡安裝易出錯；二、適應力較差，測試過程中需要為裝置選擇一個合適的平臺，否則測試任務無法進行；三、靈活性差，傳統裝置傳感器型號規格和測試對象固定，改變傳感器或測試對象後，測試裝置往往無法正常工作或測量不準確。
技術實現要素：
針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種可攜式微振動測試裝置及方法，其將計算機和數據採集系統集成於手提箱中，大大增加了振動測試設備的便攜性和靈活性，可以適用於各種複雜環境，對於採集到的微振動信號可以在系統中分析運算，及時對被測環境做出評價，為環境微振動監測和評價提供了有力的支持。
根據本發明的一個方面，提供一種可攜式微振動測試裝置，其特徵在於，其包括傳感器轉接塊、加速度傳感器、抗幹擾屏蔽線纜、電源開關、USB2.0接口、網絡接口、顯示器、靜音風扇、鍵盤、手提式機箱、外置式硬碟、測試主機、並行接口、數據採集卡，加速度傳感器和數據採集卡通過抗幹擾屏蔽線纜相連，數據採集卡、顯示器、鍵盤都通過數據線與測試主機相連，加速度傳感器位於手提式機箱的外部，數據採集卡、測試主機、顯示器、鍵盤都位於手提式機箱的內部，數據採集卡和測試主機都位於手提式機箱的下半部，顯示器位於手提式機箱的上半部，電源開關、USB2.0接口、網絡接口、鍵盤、靜音風扇、並行接口都嵌於手提式機箱的下半部上方，數據採集卡、測試主機和外置式硬碟都位於鍵盤的下方。
優選地，所述加速度傳感器和數據採集卡採用BNC接頭連接。
優選地，所述加速度傳感器的型號為PCB393B04。
優選地，所述數據採集卡採用型號為NI cDAQ-9234的24位數據採集卡。
優選地，所述數據採集卡進行熱插拔操作。
優選地，所述計算機主機連接有兩塊數據採集卡，每塊數據採集卡都有四個數據通道，兩塊數據採集卡共八個數據通道；加速度傳感器共有八個，每個加速度傳感器分別與數據採集卡的一個數據通道相連，數據採集為多路可選。
優選地，所述電源開關為系統上電和斷電；所述外置式硬碟採用三星250GB筆記本電腦硬碟，用於保存測試數據；所述測試主機的型號為NI cDAQ-9132，用於運行作業系統及測試軟體；USB2.0接口連接各種外置式數據存儲及其他設備；並行接口連接並口印表機；網絡接口連接網絡傳輸測試數據；靜音風扇為設備降溫；手提式機箱用於安裝和保護各零部件，便於攜帶；所述加速度傳感器安裝在轉接塊上，每個轉接塊安裝三個加速度傳感器，實現對一個測點三個方向振動的測量。
本發明還提供一種可攜式微振動測試裝置的測試方法，其特徵在於，其包括以下步驟：
步驟一，根據實際需求選擇傳感器個數及測試點，將加速傳感器通過轉接塊固定在被測對象上；
步驟二，將加速傳感器的信號輸出口與數據採集卡的信號輸入口通過抗幹擾屏蔽線纜相連接；
步驟三、按下電源開關啟動系統並登陸測試軟體；
步驟四，通過測試軟體設置採樣通道、採樣頻率、靈敏度以及測試記錄信息；所有採集設置及測試記錄信息將被寫入數據文件並調取查詢；
步驟五，選擇測試模式，包括手動單次採集和自動連續監測，隨後開始採集振動信號；
步驟六，使用者在合適的時間按下軟體停止按鈕停止信號採集，在手動單次採集模式下，輸入保存數據文件名；在自動連續監測模式下，所有測試數據每半小時自動保存一次，並按照時間順序自動命名；
步驟七，從資料庫中選擇振動數據文件，查詢到測試時記錄的信息；對信號進行分析，包括縮放、信號截取、加窗、譜估計、積分、微分、求極值；
步驟八、在主機上對振動進行評價，根據實際需求設定評價標準，一般為幅值譜曲線，隨後導入待評價的振動信號，將該信號進行分析變換，判斷是否滿足評價標準；
步驟九、在主機上對隔振效果預測，根據實際需求設定隔振系統參數，隨後導入測量的原始振動信號，通過軟體內置算法計算採用了隔振系統之後的振動信號，該信號導出並存儲於資料庫；
步驟十、完成測試分析及數據保存後，退出系統並按下電源開關給設備斷電。
與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：本發明將計算機和數據採集系統集成於手提式機箱中，大大增加了振動測試設備的便攜性和靈活性，手提式機箱及其中安裝的數據採集卡、測試主機等設備具有抗震、抗衝擊及耐高溫特性，可以適用於各種複雜環境。對於採集到的微振動信號可以在系統中應用軟體分析運算，及時對被測環境做出評價，為環境微振動監測和評價提供了有力的支持。對于振動信號能夠進行隔振效果預測，判斷隔振系統參數設計能否滿足使用要求。
附圖說明
通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：
圖1為本發明可攜式魏振東裝置的結構示意圖。
圖2為本發明採集分析功能的流程圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。
如圖1所示，本發明可攜式微振動測試裝置包括傳感器轉接塊1、加速度傳感器2、抗幹擾屏蔽線纜3、電源開關4、USB2.0接口5、網絡接口6、顯示器7、靜音風扇8、鍵盤9、手提式機箱10、外置式硬碟11、測試主機12、並行接口13、數據採集卡14，加速度傳感器和數據採集卡通過抗幹擾屏蔽線纜相連，數據採集卡、顯示器、鍵盤以及各種接口都通過數據線與測試主機相連，加速度傳感器位於手提式機箱的外部，數據採集卡、測試主機、顯示器、鍵盤都位於手提式機箱的內部，數據採集卡和測試主機都位於手提式機箱的下半部，顯示器位於手提式機箱的上半部，電源開關、USB2.0接口、網絡接口、鍵盤、靜音風扇、並行接口都嵌於手提式機箱的下半部上方，數據採集卡、測試主機和外置式硬碟都位於鍵盤的下方。
所述加速度傳感器2和數據採集卡14採用BNC(卡扣配合型連接器)接頭連接，連接線纜為抗幹擾屏蔽線纜，這樣信號傳輸不受外界信號的幹擾，信號傳輸穩定。加速度傳感器用於將測點的加速度信號轉換為電壓信號。
所述加速度傳感器2的型號為PCB393B04，這樣測量範圍寬，靈敏度度高。
所述數據採集卡14採用型號為NI cDAQ-9234的24位數據採集卡，這樣數據採集卡採集數據速度快，A/D轉換位數高。數據採集卡用於採集加速度傳感器的電壓信號並為加速度傳感器提供2mA的電流激勵。
所述數據採集卡14可以進行熱插拔操作，這樣系統的及時恢復能力、擴展性和靈活性都能得到提高。
所述測試主機12連接有兩塊數據採集卡2，每塊數據採集卡14都有四個數據通道，兩塊數據採集卡14共八個數據通道；加速度傳感器2共有八個，每個加速度傳感器2分別與數據採集卡14的一個數據通道相連，數據採集為多路可選。
電源開關可為系統上電和斷電。所述外置式硬碟採用三星250GB筆記本電腦硬碟，用於保存測試數據。所述測試主機的型號為NI cDAQ-9132，用於運行作業系統及測試軟體。USB2.0接口可連接各種外置式數據存儲及其他設備。並行接口可連接並口印表機。網絡接口可連接網絡傳輸測試數據。靜音風扇可為設備降溫。手提式機箱用於安裝和保護各零部件，便於攜帶。所述加速度傳感器可以安裝在轉接塊上，每個轉接塊可安裝三個加速度傳感器，實現對一個測點三個方向振動的測量。所述加速度傳感器和數據採集卡通過抗幹擾屏蔽線纜並採用BNC接頭連接。
本發明可攜式微振動測試裝置的測試方法包括以下步驟：
步驟一，根據實際需求選擇傳感器個數及測試點，將加速傳感器通過轉接塊固定在被測對象上；
步驟二，將加速傳感器的信號輸出口與數據採集卡的信號輸入口通過抗幹擾屏蔽線纜相連接；
步驟三、按下電源開關啟動系統並登陸測試軟體；
步驟四，通過測試軟體設置採樣通道、採樣頻率、靈敏度以及測試記錄信息；所有採集設置及測試記錄信息將被寫入數據文件並可調取查詢；
步驟五，選擇測試模式，包括手動單次採集和自動連續監測，隨後開始採集振動信號；
步驟六，使用者在合適的時間按下軟體停止按鈕停止信號採集，在手動單次採集模式下，輸入保存數據文件名；在自動連續監測模式下，所有測試數據每半小時自動保存一次，並按照時間順序自動命名；
步驟七，從資料庫中選擇振動數據文件，可查詢到測試時記錄的信息；還可對信號進行分析，包括縮放、信號截取、加窗、譜估計、積分、微分、求極值等操作；
步驟八、在主機上對振動進行評價，可根據實際需求設定評價標準，一般為幅值譜曲線，隨後導入待評價的振動信號，將該信號進行分析變換，判斷是否滿足評價標準；
步驟九、在主機上對隔振效果預測，可根據實際需求設定隔振系統參數，隨後導入測量的原始振動信號，通過軟體內置算法計算採用了隔振系統之後的振動信號，該信號可導出並存儲於資料庫；
步驟十、完成測試分析及數據保存後，退出系統並按下電源開關給設備斷電。
所述加速度傳感器為單軸加速度傳感器，其靈敏度為1000mV/g，解析度為0.000003g rms，量程為±5g pk，可穩定工作的環境為-18℃到+80℃，在實際使用中，可以選取一至八任意個數的加速度傳感器進行使用，NI cDAQ-9234型號的數據採集卡為四路同步模擬數據採集卡，最高採樣頻率為51.2kHz，信號輸入範圍為-10V到+10V，解析度為24位，工作環境為-40℃到70℃，加速度傳感器將採集到的振動信號轉化為-5V到+5V的電壓信號，電壓信號經過數據採集卡後轉換為數位訊號，並傳輸到測試主機，測試主機對振動數位訊號進行分析處理和存儲。
通過測試主機打開登錄系統，經用戶名和密碼驗證成功後可進入振動測試功能頁面，如果權限判斷的結果是沒有權限，則直接結束本次測試，成功進入振動測試功能界面後，可以選擇數據回放、隔振預測、振動評價和振動採集這四種功能，當選擇振動採集功能時，首先要進行採集任務配置，包括採集通道設置、採樣頻率設置和靈敏度設置，採集任務配置完成後，程序自動對新建的任務進行檢查，如果沒有錯誤，則可以開始採集振動信號，並完成振動信號的存儲或分析，如果任務配置有問題，則需重新進行採集任務配置，振動採集完成後，用戶可以選擇退出程序，也可以重新選擇數據回放、隔振預測、振動評價和振動採集等功能。
本發明實現了微振動信號的自動採集、分析和存儲。微振動測試設備集成在一個手提箱中，可以快速完成測試設備的部署，適應各種測試條件，大大提高了振動測試的便捷性和準確性。
以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。