南京工程学院汽车与轨道交通学院毕业设计（论文）
变频器 电机传感器 PC 图1.2系统的总体流程图
采集卡
变频器：通过改变电脑界面上变频器的限定电压的最大值和最小值来限定电机的最大转速和最低转速。
电机：改变振动信号采集系统的界面上电机转速旋转按钮，电脑发送信号回馈到采集卡，再由采集卡发送信号到变频器来改变实际电机的转速。 传感器：在电机上装有一个偏心轮，由传感器将振动信号转化成电信号 采集卡：通过采集卡采集到传感器里传出来的电信号，再放入内部的缓存器，传入电脑。
PC机：通过提起那做好的振动信号采集系统，改变电机转速，再对采集卡传来的数据进行处理，显示波形。 1.3.3 软件系统的设计
利用labview软件制作一个振动信号采集系统。系统中包含振动信号时域图、时频图、功率图、自功率图、hanning图。同过这些图来对振动信号的分析。具体软件的内容在下面会有对应的介绍。
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第二章 虚拟仪器
2.1 虚拟仪器技术的概述
2.1.1虚拟仪器的概念
美国国家仪器公司（National Instruments）在很早的时候就提出的虚拟仪器的概念。虚拟仪器实际上就是在计算机的软硬件测试平台基础上的，它可以替代传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等；可将优势体现在自动控制、工业控制系统之中。虚拟仪器是智能虚拟仪器以后新的一代测量仪器。
2.1.2虚拟仪器的特点和优势
虚拟仪器是电子测试仪器功能的硬件模块和软件基础上的计算机结构，和软件就是仪器，如图2.1所示的虚拟仪器流程。
操作系统虚拟仪器软件面板虚拟仪器开发者虚拟仪器开发者虚拟仪器软件开发平台底层驱动程序硬件模块
图2.1虚拟仪器开发框图
软件的关键部分是设备的驱动软件程序，仪器驱动软件在这些准则的品定下使得系统的开发与仪器的硬件变化没有关联。这是一个虚拟仪器的最大的优势，在这一点上，仪器的发展和更新的时间将大大减少。在虚拟仪器中可以选择的硬件系统有（如GPIB，VXI，RS-232，DAQ板）和库函数等软件融合在一起配合使用，达到了仪器模块间的通讯、定时与触发的效果。源代码库函数在用户想要建
立自己的数据模拟模块时提供了对应的模块组成工具。 2.1.3虚拟仪器测试系统的组成
虚拟仪器是在计算机仪器的基础上的。计算机和仪器紧紧联合在一起是现在仪器发展的一个重要标志。有两种基本的方式存在于这种联系之中，一种是把计
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算机放入仪器，智能化的仪器就是它的一种在实际中的应用。伴随着计算机功能渐渐变强以及它的体积渐渐变小，这类仪器功能也愈来愈强，现在已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。依靠常用的的计算机硬件及操作系统，完成各种仪器功能，这种形式就是虚拟仪器。虚拟仪器的构成跟随了传统仪器的结构形式，主要由数据采集与控制系统、数据分析和处理系统、成果展示三部分组成。虚拟仪器的内在组成的分解如图2.2所示。
采集与控制插入式数据采集板GPIB仪器VXI/PXI仪器RS-232仪器数据分析和处理数字信号处理数字滤波统计分析数值分析
图2.2 虚拟仪器的内在组成的分解如框图
结果显示网络通信硬盘拷贝输出文件I/O图形用户接口
传统仪器，这三部分都是由硬件完成；对于虚拟仪器，硬件组成了前一部分，软件组成了后两部分。虚拟仪器比传统仪器更加具有优势，它的设计渐渐的趋向于模块化、标准化，需要人工设计的量很大程度上都减少了。
传感器部分，信号处理和信号采集组件（如外部或内部的数据卡，图像采集卡和相机，用于辅助测量和常规仪表和计算机通信等收购），一般的电脑，打印机，是虚拟仪器测试系统的硬件的重要组成部分。 2.1.4虚拟仪器的软件结构
虚拟仪器技术最主要的是软件，它的结构在软件上的体现如图2.3所示。用户可以开发自己的应用软件的各种编程所需要的软件。现在美国NI公司的软件产品LabVIEW和LabWindows/CVI是最流行的虚拟平台开发软件。这些NI开发平台提供了很多的前面板使用工具和各种数据分析工具，另外虚拟仪器硬件厂商生产的各种硬件的驱动程序模块，使虚拟仪器的设计变得简单很多。随着软件技术的迅速成熟，模块化，可重用的软件，模块化，标准驱动的检测仪的软、硬件，更快速的虚拟仪器软件开发。
虚拟仪器伴随着现代技术的发展，它的硬件设施也开始渐渐的完善和调整。用户界面是最典型的代表。用户的个人信息的安全保密工作是相对比较完善的部分。数据处理的要求也开始变得越来越高。速度、准确度、精度是数据处理的进一步的要求。硬件驱动程序是相对比较重要的部分。它实现了软件与硬件的相互连接。
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用户界面数据处理硬件驱动程序 图2.3 虚拟仪器软件结构图
2.2 虚拟仪器的开发软件
2.2.1虚拟仪器的开发平台——Labview
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。利用调用不同控件，并将其空间的端点相互连接来实现不同的功能。而虚拟仪器则是接收指令，该指令来自于程序框图。所以，想用labview想要实现不同功能，只需调用对应的函数方块并将它们通过规定的连接方式连接，就可以实现对应的功能，不必要局限于语法细节的编写。前面板、程序框图、图标/接线端口三个部分构成了一个labview。前面板是用来模拟真实仪器控制面板；程序框图是图形语言到前面板控件的使用（分为对照组和表示两个量）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。具体界面如图2.4所示。
图2.4 Labview的驱动界面
目前，基于试验和工业控制软件，上位机LabVIEW的市场占有率仅次于C++/C语言。LabVIEW具备一系列无可比拟的长处：第一，LabVIEW作为图形化语言编
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程，利用流程图的方式来编程，使用的工具图形与科学家、工程师们熟悉的大部分图标基本相同，这使得编程程序和思维极为类似；同时，LabVIEW提供虚拟图书馆和仪表板材料库丰富，库内的近600种设备（扩大）如GPIB VXI总线设备的控制，控制，串口控制，和数据分析，显示和存储。因此，越来越多工程师、科学家对LabVIEW有了不少的依赖。 2.2.2 Labview软件应用介绍
所有的LabVIEW应用程序，即虚拟仪器(VI)， 它包括前面板（面板），流程图（框图）和图标/连接器（图标/连接器）三个部分。
1.前面板：前面板是图形用户界面，也就是VI的虚拟仪器面板，这一界面上有用户输入和显示输出两类对象，具体表现有开关、旋钮、图形以及其他控制和显示对象。但并非画出两个控件后程序就可以运行，在前面板后还有一个与之对应的流程图。
2.流程图：流程图提供VI的图形化源程序。在流程图中对VI编程，通过控制并且定义操纵在前面板上的输入和输出的功能。流程图中包括前面板上的控件连线端子，还有一些前面板上没有，但编程必须有的东西，例如函数、结构和连线等。
3.图标/连接设计：这部分的设计突出体现了虚拟仪器模块化程序设计的思想。在大型全自动检测系统的一步完成一个复杂的系统的设计是非常困难的设计。而在LabVIEW中提供的图标/连接工具正是为实现模块化设计而准备的。设计者可把一个复杂自动检测系统分为多个子系统，每一个都可完成一定的功能。这样设计的优点体现在如下几方面：
① 把一个复杂自动检测系统分为多个子系统，程序设计思路清晰，给设计者调试程序带来了诸多的方便。在为未来系统的维护，同时提供了一个方便的。
② 一个繁杂的自动检测系统分为好几个子系统，每一个子系统是一个完备的功用模块，因此检测功能的详细，易于完成软件复用，减短了软件开发周期，提高系统设计的可靠性。
③ 这是很容易实现的“集成测试与虚拟仪器库”的思考。同时提供的虚拟仪器的设计灵活性的前提下实现的。
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