便携式振动分析仪方案设计介绍

　　下位机软件能够进行2路转速信号以及4路振动信号的测试。其中，TCP/IP模块负责与上位机通讯，接收并处理上位机的命令、将运行状态或采集来的数据发送给上位机;Order manage模块负责接收TCP/IP线程接收的命令，向TCP线程返回状态信息，并驱动采集模块采集数据;采集模块配置采集参数，采集数据并向Order manage模块返回采集数据。

　　上位机软件中，TCP/IP模块负责与下位机进行通信，向下位机发送命令并接收下位机返回来的状态以及采集数据;系统配置模块负责采集通道选择、通道逻辑名称的命名、波形颜色的设置、标定系数以及通道阈值的设定;数据处理模块是整个软件的核心部分，可将采集到的数据进行实时在线分析以及离线分析;存储模块负责对离线分析的数据进行存储。

　　系统可靠性

　　系统设计理论MTBF指标(平均无故障时间)约为3500小时， MTTR指标(系统平均修复时间)小于等于30分钟。为实现这一指标，首先在硬件选择上注意每个硬件的MTBF指标，然后通过理论计算确保整个系统的MTBF指标能够满足设计要求，另外，在笔记本拖架上装有排风扇，设计有进风口与排风口，能够及时将CRIO与电源产生的热量排出，确保仪器的正常使用;其次，在振动仪的操作说明书中给出了笔记本不工作、信号波形不显示、信号波形显示为噪声以及软件故障诊断方法流程图，可以保证MTTR指标在30分钟以内。

　　系统灵活性

　　从数据文件中迅速找到异常数据是设计的重中之重。本系统设计了三种方法，分别是浏览数据波形、重放振动声音以及通过报警记录来查找数据。

　　浏览波形数据类似于Media Player中拖动游标浏览影片，当用鼠标拖动如图3所示的游标时，系统会读取相应时间段的波形显示在波形图中。

　　图3 浏览数据波形界面

　　重放振动声音把每个通道特定时间段的振动数据通过声音进行播放，通过听觉判断该段数据是否存在异常。

　　通过报警记录可以调用系统记录下来的振动发生异常的时间，然后将该时间键入浏览波形界面中的开始时间，读取出现异常时刻的数据，并进行有针对性的分析。

　　分析能力

　　该系统具有专业的分析能力。设计的在线分析算法有振动信号与转速信号时域波形的显示、振动信号的最大值计算等。在线分析需要运算速度快，且要快于采集速度，减少属性节点及寄存器的使用可以满足条件。

　　离线分析可将保存的数据调出进行更加详细专业的分析，如时域波形最大值、有效值计算，轴心轨迹分析等。离线算法对运算速度的要求不高，可以根据用户增加算法，比如阶次分析与轴心轨迹分析。

　　阶次分析能够根据采集到的转速信号与振动信号进行阶次分析计算，找到振动信号与转速信号之间的对应关系，从而能够比较准确地找到故障的原因与位置。

　　轴心轨迹分析形象直观地反应了转子的实际运动状况，包含了丰富的旋转机械故障信息。本系统通过采集的两路垂直于轴心的振动信号以及转子的方向计算轴心轨迹。

　　结语

　　本文所设计的便携式振动仪中，下位机采集模块采用体积与重量较小的CompactRIO，上位机采用坚固耐用的军用笔记本，外壳采用军用箱体，防振防摔，对外接口部分也进行了防雨淋设计，使得该仪器能够适应户外以及条件恶劣环境下进行的测试。另外，软件设计也充分考虑了用户对测试系统可靠性、扩展性和灵活性等的需求，能有效测试出发动机是否存在异常，并能够帮助操作者判断异常的原因