《電子技術應用》
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基于LabVIEW譜分析法求轉軸扭矩的原理研究
李娜娜,吳伯農
(北方工業大學 機電工程學院,北京 100144)
摘要: 借助激光讀出頭工作原理和LabVIEW巧妙結合的方式,對轉軸扭矩的測量原理進行了研究。通過激光讀出頭測得反應轉軸扭矩信息的兩路信號,將轉軸扭矩的測量轉變為對兩路信號相位差的求解,再利用LabVIEW中的譜分析法間接求解,得到轉軸的扭矩值。
關鍵詞: 虛擬儀器 NI
Abstract:
Key words :
</a></a>  用NI" title="NI">NI" title="NI">NI公司的數據采集卡將信號采集進來,根據實驗所需的分辨率、采樣率(A/D轉換位數)通道數等參數選取具體型號的數據采集卡。用如圖6所示的流程圖進行設計,通過頻譜分析法求取兩路信號的相位差。本文從原型入手,用LabVIEW中的信號發生器產生的兩路模擬正弦信號進行設計,完成轉軸扭矩的原理研究。當進行實際信號測試時,只需將信號發生部分改成實際采集信號,即可求得實際采集的兩路信號的相位差。

  一個LabVIEW程序包括3個主要部分:前面板、程序框圖、圖標/接線端口。前面板是LabVIEW程序交互式圖形化用戶界面, 用于設置用戶輸入和顯示程序輸出, 目的是仿真真實意義的前面板;框圖程序則是利用圖形語言對前面板上的控制量和指標量進行控制;圖標/接線端口用于把LabVIEW程序定義成一個子程序, 以便在其他程序中加以調用, 這使得LabVIEW 得以實現層次化、模塊化編程[2]。
  前面板設計:
  (1)從控件選板上選擇6個數值輸入控件,包括:采樣點數、采樣周期、信號1幅值、信號1初相位、信號2幅值、信號2初相位;
  (2)從控件選板上選擇1個數值輸出控件,即兩路信號的相位差;
  (3)從空間選板上的Express中選擇1個停止按鈕,用于隨時結束程序的運行;
  (4)從控制選板的Express中選取1個圖形顯示控件。可將兩路信號波形顯示出來。
  程序框圖設計:
  (1)從函數選板上的信號處理中選取2個正弦信號發生器vi,2個幅值譜和相位譜vi;
  (2)從函數選板上的編程中選取1個索引數組vi,1個創建數組vi;
  (3)從函數選板上的編程中選取所需的數值vi;
  (4)從函數選板上的編程中選取while循環結構,使其將所有vi均包含在內,達到循環求取的功能;
  (5)按圖7所示進行連線即可。 


  連線完畢,將采樣點數設為1 024,采樣周期設為3,信號1、2幅值設為3,信號1初相位設為0°,信號2初相位設為90°。運行后,如圖8所示。

  需要特別說明的是,由于頻譜分析法是以余弦信號作為標準,因此實際測得兩路信號的相位差為-90°。
  借助于激光讀出頭的工作原理,將轉軸扭矩的測量轉換為求取兩路信號的相位差,運用這種間接求取的方法,將扭矩信號的測量簡易化。另外,利用LabVIEW虛擬儀器平臺實現硬件與計算機軟件的有效結合, 用已有的頻譜分析vi求取相位差,開發出了一種轉軸扭矩的測量系統,將光電、機械、信號處理有機地結合在一起,為采用非接觸的方式測量轉軸扭矩提供了一種新的研究方向。
參考文獻
[1] 董全林,高海賓,劉彬,等.利用弧形光柵尺測量大型轉軸扭矩的原理研究[J].光學技術,2003,29(2):204-207.
[2] 王永高,薛冬新,宋希庚.基于LabVIEW的相位差法測量發動機軸功率[J]. 微計算機信息,2007,23(1):76-77.
[3] 關林風,李愛華,姚行中,等.光盤驅動器原理和維修技術[M]. 北京:科學出版社,2001.
[4] 程佩青.數字信號處理教程[M].北京:清華大學出版社,2001.
 

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