專利名稱：虛擬式動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測(cè)試與分析儀器領(lǐng)域，特別是動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀，包括單、雙通道FFT分析儀，更具體地說(shuō)，涉及一種可通過(guò)PCI總線與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊的虛擬式單、雙通道FFT分析儀。
背景技術(shù)：
以齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)精度檢測(cè)與分析儀系統(tǒng)為例，說(shuō)明信號(hào)的動(dòng)態(tài)分析過(guò)程。齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)精度檢測(cè)與分析儀系統(tǒng)是一種測(cè)量精度很高、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的動(dòng)態(tài)精度測(cè)量與分析儀器系統(tǒng)，用于在實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)車間或戶外現(xiàn)場(chǎng)對(duì)機(jī)械設(shè)備中的傳動(dòng)鏈進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。系統(tǒng)通常包括傳感器、放大器、濾波器、數(shù)據(jù)采集器、存儲(chǔ)器、頻譜分析儀、計(jì)算機(jī)等測(cè)試儀器及設(shè)備(參見(jiàn)附圖1)，使得整個(gè)系統(tǒng)不僅體積龐大、耗能高，而且調(diào)試?yán)щy，操作復(fù)雜，出錯(cuò)率高，造成測(cè)試分析費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下，不易得到滿意的結(jié)果，且維護(hù)不便，升級(jí)換代困難甚至不能實(shí)現(xiàn)。另外系統(tǒng)的價(jià)格十分昂貴，像附圖1所示的儀器系統(tǒng)，其總價(jià)值超過(guò)50萬(wàn)元，可見(jiàn)，實(shí)施這樣的測(cè)試代價(jià)高昂。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種虛擬式動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中的動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀存在的體積龐大、耗能高，而且調(diào)試?yán)щy，操作復(fù)雜，出錯(cuò)率高，造成測(cè)試分析費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下，不易得到滿意的結(jié)果，且維護(hù)不便，升級(jí)換代困難甚至不能實(shí)現(xiàn)等不足。通過(guò)將采集的動(dòng)態(tài)信號(hào)經(jīng)調(diào)理器處理后，通過(guò)基于PCI總線的數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，然后通過(guò)PCI總線與計(jì)算機(jī)通訊，利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能實(shí)現(xiàn)上述測(cè)試系統(tǒng)中除傳感器、信號(hào)調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換外的所有功能。軟件以模塊化的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，可脫離動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀的硬件部分獨(dú)立運(yùn)行。
本實(shí)用新型的虛擬式動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的即一種虛擬式動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀，包括測(cè)量振動(dòng)信號(hào)的傳感器及計(jì)算機(jī)；其特征在于，傳感器的電荷信號(hào)輸出端連接信號(hào)調(diào)理模塊進(jìn)行電荷信號(hào)進(jìn)行濾波、放大后，轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；信號(hào)調(diào)理模塊的電壓信號(hào)的輸出端連接基于PCI的數(shù)據(jù)采集卡，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)PCI總線擴(kuò)展槽與計(jì)算機(jī)通訊。計(jì)算機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)存盤，并將結(jié)果顯示在顯示器上。
當(dāng)虛擬式動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的傳感器的時(shí)候，基于PCI的數(shù)據(jù)采集卡采用雙通道或多通道的數(shù)據(jù)采集卡，通過(guò)計(jì)算機(jī)上的PCI擴(kuò)展槽與計(jì)算機(jī)通訊。
實(shí)施本實(shí)用新型提供的虛擬式動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀，數(shù)據(jù)采集卡通過(guò)PCI總線與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，將由調(diào)理器處理過(guò)的采集信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)，利用Windows操作系統(tǒng)，配上以模塊化方式實(shí)現(xiàn)的可獨(dú)立于虛擬式動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀外設(shè)運(yùn)行的軟件，使其具有下述優(yōu)點(diǎn)(1)簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu)，附圖1所示的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)精度檢測(cè)與分析儀系統(tǒng)利用本實(shí)用新型所述虛擬式動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀，只需由傳感器、負(fù)責(zé)前期信號(hào)放大和A/D轉(zhuǎn)換的信號(hào)調(diào)理器、計(jì)算機(jī)三部分構(gòu)成，空間占用率大為降低，耗能減少，不存在各測(cè)試儀器之間的調(diào)試匹配問(wèn)題，可操作性加強(qiáng)，維護(hù)方便，價(jià)格可比原測(cè)試系統(tǒng)減至5萬(wàn)元左右；(2)軟件與硬件分離，方便升級(jí)；(3)軟件可以作為獨(dú)立程序使用，用于將保存的檢測(cè)數(shù)據(jù)回放和分析；(4)配合豐富的軟件包，可以實(shí)現(xiàn)多種分析功能；(5)檢測(cè)數(shù)據(jù)可在硬盤中作長(zhǎng)時(shí)間保存，也可以轉(zhuǎn)存到刻錄光盤作永久性的保存；(6)可通過(guò)聯(lián)網(wǎng)功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測(cè)與分析。


附圖1是用于對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)精度進(jìn)行檢測(cè)與分析的儀器系統(tǒng)配置圖，用于在實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)車間或戶外現(xiàn)場(chǎng)對(duì)機(jī)械設(shè)備中的傳動(dòng)鏈進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。系統(tǒng)通常包括傳感器L、放大器A、濾波器B、數(shù)據(jù)采集器H、存儲(chǔ)器C、頻譜分析儀D、計(jì)算機(jī)等測(cè)試儀器及設(shè)備?？梢钥吹剑渲脠D中的測(cè)試儀器復(fù)雜而且昂貴。
附圖2是本實(shí)用新型的虛擬式動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方案參見(jiàn)附圖2，本實(shí)用新型的虛擬式動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀，包括用來(lái)測(cè)量動(dòng)態(tài)信號(hào)的傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、PCI總線數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)主機(jī)和顯示器以及打印機(jī)。其中PCI總線數(shù)據(jù)采集卡通過(guò)計(jì)算機(jī)主機(jī)的PCI總線擴(kuò)展槽與計(jì)算機(jī)主機(jī)通訊。
參見(jiàn)附圖2，虛擬式動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀中的傳感器可以是1個(gè)傳感器L(對(duì)單通道虛擬式動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀)，也可以是2個(gè)傳感器(對(duì)雙通道虛擬式動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀)，傳感器可以是用來(lái)測(cè)量加速度的傳感器，如B&K4370加速度傳感器，它用來(lái)將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電荷信號(hào)；信號(hào)調(diào)理模塊IC1選用B&K2635電荷放大器，它對(duì)傳感器輸出的電荷信號(hào)進(jìn)行濾波、放大后，轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)供基于PCI的數(shù)據(jù)采集卡使用；基于PCI的數(shù)據(jù)采集卡IC2采用PLX公司的PCI9050芯片，并經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)PCI總線擴(kuò)展槽與計(jì)算機(jī)通訊。其中A/D轉(zhuǎn)換器選用AD公司的AD7541芯片。
與本實(shí)用新型配用的計(jì)算機(jī)軟件部分工作于微軟公司的Windows操作系統(tǒng)平臺(tái)，采用Visual C++編程語(yǔ)言編程，可在Windows 98/2000/XP/NT及后續(xù)版本的操作系統(tǒng)平臺(tái)下工作。作為與本實(shí)用新型配用的軟件部分，允許其脫離本實(shí)用新型的硬件部分獨(dú)立運(yùn)行，通過(guò)計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)功能，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測(cè)和分析。
本實(shí)用新型的虛擬式動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀以模塊化的方式實(shí)現(xiàn)，包括以下主要模塊(1)數(shù)據(jù)采集模塊，用于將由傳感器采集到的動(dòng)態(tài)信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理器和PCI總線數(shù)據(jù)采集卡處理后，通過(guò)PCI總線傳送到計(jì)算機(jī)；(2)信號(hào)波形表示模塊，用于將動(dòng)態(tài)信號(hào)顯示于計(jì)算機(jī)屏幕(3)動(dòng)態(tài)信號(hào)分析功能模塊，包括時(shí)域分析、頻域分析、細(xì)化分析、解調(diào)分析、數(shù)字濾波、相關(guān)性分析、三維譜陣分析等；(4)打印機(jī)輸出模塊，用于將動(dòng)態(tài)信號(hào)波形及分析結(jié)果輸出到打印機(jī)。作為標(biāo)準(zhǔn)輸出，本軟件支持所有Windows標(biāo)準(zhǔn)的打印機(jī)；(5)信號(hào)硬盤存儲(chǔ)模塊，當(dāng)計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI總線接收到動(dòng)態(tài)信號(hào)后，只要用戶選擇了保存記錄，則虛擬式動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀會(huì)自動(dòng)實(shí)時(shí)保存數(shù)據(jù)；(6)網(wǎng)絡(luò)模塊，使用TCP/IP協(xié)議，利用聯(lián)網(wǎng)功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測(cè)與分析。
權(quán)利要求1.一種虛擬式動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀，包括測(cè)量振動(dòng)信號(hào)的傳感器及計(jì)算機(jī)；其特征在于，傳感器(L)的電荷信號(hào)輸出端連接至信號(hào)調(diào)理模塊(IC1)進(jìn)行電荷信號(hào)進(jìn)行濾波、放大，轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；信號(hào)調(diào)理模塊的電壓信號(hào)的輸出端連接基于PCI的數(shù)據(jù)采集卡(IC2)，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)PCI總線擴(kuò)展槽與計(jì)算機(jī)通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬式動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀，其特征是傳感器(L)是用來(lái)測(cè)量加速度的傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬式動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀，其特征是傳感器(L)為一個(gè)或兩個(gè)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及的虛擬式動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀，包括測(cè)量振動(dòng)信號(hào)的傳感器及計(jì)算機(jī)；其特征在于傳感器L的電荷信號(hào)輸出端連接至信號(hào)調(diào)理模塊IC1進(jìn)行電荷信號(hào)進(jìn)行濾波、放大，轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；信號(hào)調(diào)理模塊的電壓信號(hào)的輸出端連接基于PCI的數(shù)據(jù)采集卡IC2，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)PCI總線擴(kuò)展槽與計(jì)算機(jī)通訊。具有的優(yōu)點(diǎn)1.簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu)，空間占用率大為降低，耗能減少，不存在各測(cè)試儀器之間的調(diào)試匹配問(wèn)題，可操作性加強(qiáng)，維護(hù)方便；2.軟件與硬件分離，方便升級(jí)；3.可以實(shí)現(xiàn)多種分析功能；4.可通過(guò)聯(lián)網(wǎng)功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測(cè)與分析。
文檔編號(hào)G01M13/02GK2750383SQ200420061588
公開(kāi)日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者秦樹(shù)人 申請(qǐng)人:秦樹(shù)人