基于发动机测试的便携式振动分析仪

引言

　　传统的振动分析仪器具有结构复杂、体积大、操作不方便等特点;而基于单片机的振动采集分析仪虽然体积较小，但是分析能力有限，往往不能够满足振动分析与诊断的特殊要求。

　　本文所设计的振动分析仪以CompactRIO为采集设备，以Labview为软件开发平台，不但具有体积小、重量轻的特点，而且具有强大、灵活的专业分析能力，适合于测点分散而又不需要持续检测的测试场合。
 

系统结构

　　系统采用上下位机结构，下位机将采集到的转速和振动信号通过TCP/IP协议传送给上位机，上位机进行数据保存与分析。结构如图1所示。

　　图1 系统结构简图

　　通过在线分析工具，操作者可以实时检测发动机振动是否超标，离线分析工具可以帮助操作者判断出现振动异常的原因。

系统设计与特性

　　系统在设计上追求柔性测试技术可靠性、精确性、扩展性、适应性和灵活性五大方面特性。

系统适应性

　　本系统具有便携、防雨淋、防摔、防振动的性质，使振动仪能够适应外场测试。

　　为了使整个系统携带方便，该振动仪在设计选型上选择性能能够满足测试要求且质量又轻的硬件，比如采集设备选择质量与体积都比较小的CompactRIO。整个系统体积小，重量轻(大概11Kg)，方便携带。

　　上位机选用军用笔记本，本身具有防雨淋的功能。另外，笔记本拖架也进行了防雨淋的设计，在其左侧开有凹槽，接口以及风扇出风口全部安装在凹槽里，能有效防止雨淋，适用于雨天作业，接口面板如图2所示。

　　图2 接口面板说明

　　此外，装设备箱体选用军用箱体，坚固耐用，能够有效保护箱体内的设备不受损伤。

系统扩展性

　　系统能够直接通过插拔来增加或减少FPGA硬件，能够根据用户的要求增加离线分析算法，方便增加系统功能。

　　在设计中，将功能比较集中、应用次数较多的程序设计成模块，各模块之间耦合性小，使得系统易于维护，哪部分出问题就检查特定的模块。系统易于扩展，可以在系统中增加其他模块以扩展系统的功能。另外，CompactRIO硬件分为Host与FPGA模块，为了实现FPGA设备的可扩展性，通过一次性将所有可能存在的板卡的端口读取都编写到程序中，然后根据Host下获取的板卡信息读取相应板卡的数据，满足板卡增减的要求。