南京工程学院汽车与轨道交通学院毕业设计（论文）
3.2.2采集系统的一般组成及各部分功能描述 .................... 14 3.2.3输入信号的类型 ........................................ 15 3.2.4输入信号的连接方式 .................................... 18 3.2.5测量系统分类 .......................................... 18 3.2.6选择合适的测量系统 .................................... 20 3.2.7数据采集卡的性能指标 .................................. 22
第四章 信号采集系统软件设计及应用原理 ....................... 23
4.1 程序模块化设计概述 ......................................... 23
4.1.1程序设计的模块化原则 .................................. 23 4.1.2系统设计的软件模块划分 ................................ 23 4.2 信号采集系统的软件成果 ..................................... 24
4.2.1电机转速控制子VI...................................... 24 4.2.2数据信号采集及保存程序 ................................ 25
第五章 信号采集系统的具体实现及成果 ......................... 26
5.1硬件组成.................................................... 26 5.2 软件的具体实现 ............................................. 26
5.2.1登陆界面前面板 ........................................ 26 5.2.2电机转速控制前面板 .................................... 27 5.2.3数据采集及保存前面板 .................................. 27 5.2.4信号分析前面板 ........................................ 28 5.2.5模拟信号的分析实图 .................................... 28
第六章 振动信号的频谱分析 ..................................... 30
6.1 频谱分析的理论知识...................................... 30 6.1.1功率密度函数的定义 .................................... 30 6.1.2功率谱密度函数的物理意义 .............................. 30 6.1.3功率谱的计算 .......................................... 31 6.1.4自功率谱密度 .......................................... 32 6.2振动信号的频谱分析结论 .................................. 33
2
南京工程学院汽车与轨道交通学院毕业设计（论文）
第七章 总结 ...................................................... 37 致 谢 ......................................................... 38 参考文献 ......................................................... 39
3
南京工程学院汽车与轨道交通学院毕业设计（论文）
第一章 绪 论
1.1引言
Labview作为一个虚拟仪器软件开发平台是目前测控行业的热门技术。测量与控制在现代科技技术的应用，在众多领域，如工业生产、国防现代化和国防科技得到了广泛的应用，它已被认为是现代科学技术的一个重要条件明显标志。Labview图形化的编程语言使得虚拟仪器的开发效率的得到了很明显的提高。在第二十世纪，70年来，随着计算机技术的发展，微电子技术和高新技术的快速发展，在不断的提升，测量和控制仪表的技术进步，接踵呈现了智能仪器、PC仪器、VXI仪器、虚拟仪器及互换性虚拟仪器等微机化仪器和其自动测控系统，计算机与现代化仪器设备间紧密的连系在一起，测控领域和范围不断拓宽。
LabVIEW是一种由美国国家仪器（NI）公司研制开发的程序开发环境，，类似于C语言和BASIC语言的开发环境，可是LabVIEW与其他计算机语言的特别的不同之处在于：其余的计算机语言都是利用基于文字语言来写出代码，而LabVIEW是依靠图形化编写语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。 NI设计平台是以LabVIEW软件为中心，也是开发测控系统的最好的软件。 LabVIEW开发环境聚集了工程师和科学家迅速构建很多种运用所需的全部工具，旨在帮助工程师和科学家解决问题、不断创新。
1.2课题背景
1.2.1 我国现有测控技术的发展
1）自动化测试在中国经历了这样的阶段，（线性脚本，脚本编辑器，关键字和数据驱动脚本，事实上，其技术的发展是提高自动化测试技术的可重用性和可维护性），而此过程中，虽然自动化测试得到了很大的发展，但是却很难在国内大规模化。
2）具体问题如下：
a、国内企业风格的复杂，和自动测试本身是一个技术需求较大的领域，即，它不是简单的复制技术可以成功的，需要分析并结合企业的实际情况和具体需求，才能有所建树的。
b、关于层出不穷的自动化测试工具，很多公司把自动化定位检测系统当做一个测试的工具来使用，因此太依附于与自动化测试工具，形成了自动化测试技术
4
南京工程学院汽车与轨道交通学院毕业设计（论文）
的停留，从而对自动化测试失去信心。
c、不适合自动化测试的测试自动化人才，人才不仅需要强大的技术能力，更多的专业能力和流程管理能力的需要。 3）其发展情况：
事实上，在一般情况下，自动化测试技术在国内发展速度很快，从以前的不重视自动化测试技术，现在致力于他们的测试自动化测试部一些大型企业和中小型企业的成功范例，是加强自动化测试技术（类似百度的信心，搜狐，电信公司，华为，如中兴有自己的自动化测试平台，并真的带来了效益），所以自动化测试在中国的发展还是很乐观的。个人觉得，自动化测试是一个平稳的发展时期，但在过去的十年中，有一个快速发展的时期，由于许多公司都根据以往的自动化测试经验，而试验之后就是广泛的使用。
网络化的测控技术在国外最先实现，表现了计算机网络技术、通信技术快速兴起，主要可分为下面几个阶段。
第一阶段：
在20世纪70年代通用仪器总线(GPIB)开始兴起，GPIB实现了计算机与测控系统的初次有机的融合在一起，使得测量仪器从单独的手动操作一台仪器开始走向多台仪器在计算机的控制之下同时运行的测控系统。这一阶段是胚胎和网络测量和控制系统的初始阶段。
第二阶段：
在20世纪80年代VXI标准化仪器总线开始实现，VXI系统能够将大型计算机是非常昂贵的，VXI周边设备，通讯线路，硬件资源和软件资源数据库应用到网络，使人们可以分享这些设备。这一阶段是网络控制系统发展的初始阶段。
第三阶段：
伴随着技术的完善，现场总线技术的发明推动了现场总线控制系统(FCS)的迅速完善，因此可以通过总线范围的工厂的智能传感器/变送器数以万计，智能仪表组成的网络测量和控制仪表系统，这个阶段是快速发展的网络测控系统。
第四阶段：
在高场现代化的要求，传统的控制系统已经不能满足用户的要求。许多部门或大型企业需要的网络测量与控制系统的建设基于Internet或局域网。 1.2.2 未来虚拟仪器发展的形势
微电子、通讯、计算机等现代科学技术伴随着虚拟仪器的高速发展而渐渐的产生。自1785以来，使静电库仑扭秤，后1834哈里斯提出了静电计的结构，改善和进步，电子测量仪器和电子仪器仪表零件的质量和相关技术测量理论和方法得到了迅速的发展。有一种较广泛地说法将测量仪器的发展分为五个阶段，测试
5
南京工程学院汽车与轨道交通学院毕业设计（论文）
技巧的发展的五个阶段如图1.1所示。
模拟仪器电子仪器数字仪器智能仪器虚拟仪器19世纪五十年代20世纪七十年代九十年代图1.1测量技术的发展图
社会是一个快速发展的国家，为了实现大量的有限空间内的信息交换，其次是急剧的信息密度的增加，所以数据采集系统对数据信号的分析速度在研究和生产的过程中的需求也愈来愈高，功能愈来愈强。设备的独自数据采集和他们之间能够相互联系实数据采集系统发展的一个重要的标志，形成的数据采集系统，甚至是测试网络系统，实现数据信号的传播和使用，作为比较，综合和自动分析，以获得测量信号数的准确判断。但是传统的数据采集仪器在这些方面有很大的局限性。
虚拟仪器的研制成功推动了仪器的发展，表现出了仪器发展的最新的趋势和新的方向，并且是信息技术在一些重要领域的补充，对科学技术的发展和工业生产将产生举足轻重的作用。
1.3 本设计所做的工作
1.3.1电机转速的控制
本设计通过LabVIEW编写程序，然后由PCI-6024E数据采集卡输出电压控制信号给三菱变频器（FR-S540SE-0.4）控制电路，再利用BNC-2120信号调理器调理信号从而达到控制主电路中的电机的目的。 1.3.2硬件系统的设计
3通道的设计是设计从模拟输入信号从传感器，信号调理，输入到NI PCI-6024E数据采集卡，并通过PCI总线把上位机软件，数据处理，包含采样波形的实时显示、分析等
分析的硬件有一个相对的流程，先通过一个变频器来控制电机的转速，在通过振动传感器来将电机的振动信号转变成电信号。采集卡采集传感器传来的电信号进行采集，并将数据输送到电脑里面。计算机对信号进行处理，同时可以改变计算机的对应虚拟按钮来对变频器进行控制。 系统的总体流程如图1.2所示：
6