CN106404148A - 便携式微振动测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种便携式微振动测试装置及方法，该装置包括传感器转接块等，加速度传感器和数据采集卡通过抗干扰屏蔽线缆相连，数据采集卡、显示器、键盘都通过数据线与测试主机相连，加速度传感器位于手提式机箱的外部，数据采集卡、测试主机、显示器、键盘都位于手提式机箱的内部，数据采集卡和测试主机都位于手提式机箱的下半部，显示器位于手提式机箱的上半部，电源开关等都嵌于手提式机箱的下半部上方，数据采集卡、测试主机和外置式硬盘都位于键盘的下方。本发明便携性和灵活性高，适用于各种复杂的环境，及时对被测环境做出评价，为环境微振动监测和评价提供了有力的支持。

Description

便携式微振动测试装置及方法

技术领域

本发明涉及自动化检测领域，具体地，涉及一种便携式微振动测试装置及方法。

背景技术

随着人类社会的发展，生产和生活中的振动越来越多，当振动超过一定量值，就会对人类的生产和生活造成危害。目前，国际上已经正式将振动公害列为七大环境公害之一，振动会对人们的工作、生活以及身体健康造成影响，同时还会对建筑物的安全及精密仪器的正常使用造成影响。

为了提高产品的质量和精度，改善人们的生活质量，就不得不对环境微振动进行研究，从而采取切实有效的措施来进行减振避振。而研究环境微振动的基础就是对振动信号进行准确的测量和分析，对于开展微振动对精密仪器影响的研究，制定振动评价标准或校准规范，具有十分重要的现实意义。

现有的振动测试装置主要存在以下几个问题：一、装置的集成度不高，装置中电脑和数据采集卡分离，导致在实际使用中，采集卡安装易出错；二、适应力较差，测试过程中需要为装置选择一个合适的平台，否则测试任务无法进行；三、灵活性差，传统装置传感器型号规格和测试对象固定，改变传感器或测试对象后，测试装置往往无法正常工作或测量不准确。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种便携式微振动测试装置及方法，其将计算机和数据采集系统集成于手提箱中，大大增加了振动测试设备的便携性和灵活性，可以适用于各种复杂环境，对于采集到的微振动信号可以在系统中分析运算，及时对被测环境做出评价，为环境微振动监测和评价提供了有力的支持。

根据本发明的一个方面，提供一种便携式微振动测试装置，其特征在于，其包括传感器转接块、加速度传感器、抗干扰屏蔽线缆、电源开关、USB2.0接口、网络接口、显示器、静音风扇、键盘、手提式机箱、外置式硬盘、测试主机、并行接口、数据采集卡，加速度传感器和数据采集卡通过抗干扰屏蔽线缆相连，数据采集卡、显示器、键盘都通过数据线与测试主机相连，加速度传感器位于手提式机箱的外部，数据采集卡、测试主机、显示器、键盘都位于手提式机箱的内部，数据采集卡和测试主机都位于手提式机箱的下半部，显示器位于手提式机箱的上半部，电源开关、USB2.0接口、网络接口、键盘、静音风扇、并行接口都嵌于手提式机箱的下半部上方，数据采集卡、测试主机和外置式硬盘都位于键盘的下方。

优选地，所述加速度传感器和数据采集卡采用BNC接头连接。

优选地，所述加速度传感器的型号为PCB393B04。

优选地，所述数据采集卡采用型号为NI cDAQ-9234的24位数据采集卡。

优选地，所述数据采集卡进行热插拔操作。

优选地，所述计算机主机连接有两块数据采集卡，每块数据采集卡都有四个数据通道，两块数据采集卡共八个数据通道；加速度传感器共有八个，每个加速度传感器分别与数据采集卡的一个数据通道相连，数据采集为多路可选。

优选地，所述电源开关为系统上电和断电；所述外置式硬盘采用三星250GB笔记本电脑硬盘，用于保存测试数据；所述测试主机的型号为NI cDAQ-9132，用于运行操作系统及测试软件；USB2.0接口连接各种外置式数据存储及其他设备；并行接口连接并口打印机；网络接口连接网络传输测试数据；静音风扇为设备降温；手提式机箱用于安装和保护各零部件，便于携带；所述加速度传感器安装在转接块上，每个转接块安装三个加速度传感器，实现对一个测点三个方向振动的测量。

本发明还提供一种便携式微振动测试装置的测试方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤一，根据实际需求选择传感器个数及测试点，将加速传感器通过转接块固定在被测对象上；

步骤二，将加速传感器的信号输出口与数据采集卡的信号输入口通过抗干扰屏蔽线缆相连接；

步骤三、按下电源开关启动系统并登陆测试软件；

步骤四，通过测试软件设置采样通道、采样频率、灵敏度以及测试记录信息；所有采集设置及测试记录信息将被写入数据文件并调取查询；

步骤五，选择测试模式，包括手动单次采集和自动连续监测，随后开始采集振动信号；

步骤六，使用者在合适的时间按下软件停止按钮停止信号采集，在手动单次采集模式下，输入保存数据文件名；在自动连续监测模式下，所有测试数据每半小时自动保存一次，并按照时间顺序自动命名；

步骤七，从数据库中选择振动数据文件，查询到测试时记录的信息；对信号进行分析，包括缩放、信号截取、加窗、谱估计、积分、微分、求极值；

步骤八、在主机上对振动进行评价，根据实际需求设定评价标准，一般为幅值谱曲线，随后导入待评价的振动信号，将该信号进行分析变换，判断是否满足评价标准；

步骤九、在主机上对隔振效果预测，根据实际需求设定隔振系统参数，随后导入测量的原始振动信号，通过软件内置算法计算采用了隔振系统之后的振动信号，该信号导出并存储于数据库；

步骤十、完成测试分析及数据保存后，退出系统并按下电源开关给设备断电。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明将计算机和数据采集系统集成于手提式机箱中，大大增加了振动测试设备的便携性和灵活性，手提式机箱及其中安装的数据采集卡、测试主机等设备具有抗震、抗冲击及耐高温特性，可以适用于各种复杂环境。对于采集到的微振动信号可以在系统中应用软件分析运算，及时对被测环境做出评价，为环境微振动监测和评价提供了有力的支持。对于振动信号能够进行隔振效果预测，判断隔振系统参数设计能否满足使用要求。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明便携式魏振东装置的结构示意图。

图2为本发明采集分析功能的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明便携式微振动测试装置包括传感器转接块1、加速度传感器2、抗干扰屏蔽线缆3、电源开关4、USB2.0接口5、网络接口6、显示器7、静音风扇8、键盘9、手提式机箱10、外置式硬盘11、测试主机12、并行接口13、数据采集卡14，加速度传感器和数据采集卡通过抗干扰屏蔽线缆相连，数据采集卡、显示器、键盘以及各种接口都通过数据线与测试主机相连，加速度传感器位于手提式机箱的外部，数据采集卡、测试主机、显示器、键盘都位于手提式机箱的内部，数据采集卡和测试主机都位于手提式机箱的下半部，显示器位于手提式机箱的上半部，电源开关、USB2.0接口、网络接口、键盘、静音风扇、并行接口都嵌于手提式机箱的下半部上方，数据采集卡、测试主机和外置式硬盘都位于键盘的下方。

所述加速度传感器2和数据采集卡14采用BNC(卡扣配合型连接器)接头连接，连接线缆为抗干扰屏蔽线缆，这样信号传输不受外界信号的干扰，信号传输稳定。加速度传感器用于将测点的加速度信号转换为电压信号。

所述加速度传感器2的型号为PCB393B04，这样测量范围宽，灵敏度度高。

所述数据采集卡14采用型号为NI cDAQ-9234的24位数据采集卡，这样数据采集卡采集数据速度快，A/D转换位数高。数据采集卡用于采集加速度传感器的电压信号并为加速度传感器提供2mA的电流激励。

所述数据采集卡14可以进行热插拔操作，这样系统的及时恢复能力、扩展性和灵活性都能得到提高。

所述测试主机12连接有两块数据采集卡2，每块数据采集卡14都有四个数据通道，两块数据采集卡14共八个数据通道；加速度传感器2共有八个，每个加速度传感器2分别与数据采集卡14的一个数据通道相连，数据采集为多路可选。

电源开关可为系统上电和断电。所述外置式硬盘采用三星250GB笔记本电脑硬盘，用于保存测试数据。所述测试主机的型号为NI cDAQ-9132，用于运行操作系统及测试软件。USB2.0接口可连接各种外置式数据存储及其他设备。并行接口可连接并口打印机。网络接口可连接网络传输测试数据。静音风扇可为设备降温。手提式机箱用于安装和保护各零部件，便于携带。所述加速度传感器可以安装在转接块上，每个转接块可安装三个加速度传感器，实现对一个测点三个方向振动的测量。所述加速度传感器和数据采集卡通过抗干扰屏蔽线缆并采用BNC接头连接。

本发明便携式微振动测试装置的测试方法包括以下步骤：

步骤一，根据实际需求选择传感器个数及测试点，将加速传感器通过转接块固定在被测对象上；

步骤二，将加速传感器的信号输出口与数据采集卡的信号输入口通过抗干扰屏蔽线缆相连接；

步骤三、按下电源开关启动系统并登陆测试软件；

步骤四，通过测试软件设置采样通道、采样频率、灵敏度以及测试记录信息；所有采集设置及测试记录信息将被写入数据文件并可调取查询；

步骤五，选择测试模式，包括手动单次采集和自动连续监测，随后开始采集振动信号；

步骤六，使用者在合适的时间按下软件停止按钮停止信号采集，在手动单次采集模式下，输入保存数据文件名；在自动连续监测模式下，所有测试数据每半小时自动保存一次，并按照时间顺序自动命名；

步骤七，从数据库中选择振动数据文件，可查询到测试时记录的信息；还可对信号进行分析，包括缩放、信号截取、加窗、谱估计、积分、微分、求极值等操作；

步骤八、在主机上对振动进行评价，可根据实际需求设定评价标准，一般为幅值谱曲线，随后导入待评价的振动信号，将该信号进行分析变换，判断是否满足评价标准；

步骤九、在主机上对隔振效果预测，可根据实际需求设定隔振系统参数，随后导入测量的原始振动信号，通过软件内置算法计算采用了隔振系统之后的振动信号，该信号可导出并存储于数据库；

步骤十、完成测试分析及数据保存后，退出系统并按下电源开关给设备断电。

所述加速度传感器为单轴加速度传感器，其灵敏度为1000mV/g，分辨率为0.000003g rms，量程为±5g pk，可稳定工作的环境为-18℃到+80℃，在实际使用中，可以选取一至八任意个数的加速度传感器进行使用，NI cDAQ-9234型号的数据采集卡为四路同步模拟数据采集卡，最高采样频率为51.2kHz，信号输入范围为-10V到+10V，分辨率为24位，工作环境为-40℃到70℃，加速度传感器将采集到的振动信号转化为-5V到+5V的电压信号，电压信号经过数据采集卡后转换为数字信号，并传输到测试主机，测试主机对振动数字信号进行分析处理和存储。

通过测试主机打开登录系统，经用户名和密码验证成功后可进入振动测试功能页面，如果权限判断的结果是没有权限，则直接结束本次测试，成功进入振动测试功能界面后，可以选择数据回放、隔振预测、振动评价和振动采集这四种功能，当选择振动采集功能时，首先要进行采集任务配置，包括采集通道设置、采样频率设置和灵敏度设置，采集任务配置完成后，程序自动对新建的任务进行检查，如果没有错误，则可以开始采集振动信号，并完成振动信号的存储或分析，如果任务配置有问题，则需重新进行采集任务配置，振动采集完成后，用户可以选择退出程序，也可以重新选择数据回放、隔振预测、振动评价和振动采集等功能。

本发明实现了微振动信号的自动采集、分析和存储。微振动测试设备集成在一个手提箱中，可以快速完成测试设备的部署，适应各种测试条件，大大提高了振动测试的便捷性和准确性。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种便携式微振动测试装置，其特征在于，其包括传感器转接块、加速度传感器、抗干扰屏蔽线缆、电源开关、USB2.0接口、网络接口、显示器、静音风扇、键盘、手提式机箱、外置式硬盘、测试主机、并行接口、数据采集卡，加速度传感器和数据采集卡通过抗干扰屏蔽线缆相连，数据采集卡、显示器、键盘都通过数据线与测试主机相连，加速度传感器位于手提式机箱的外部，数据采集卡、测试主机、显示器、键盘都位于手提式机箱的内部，数据采集卡和测试主机都位于手提式机箱的下半部，显示器位于手提式机箱的上半部，电源开关、USB2.0接口、网络接口、键盘、静音风扇、并行接口都嵌于手提式机箱的下半部上方，数据采集卡、测试主机和外置式硬盘都位于键盘的下方。

2.根据权利要求1所述的便携式微振动测试装置，其特征在于，所述加速度传感器和数据采集卡采用BNC接头连接。

3.根据权利要求1所述的便携式微振动测试装置，其特征在于，所述加速度传感器的型号为PCB393B04。

4.根据权利要求1所述的便携式微振动测试装置，其特征在于，所述数据采集卡采用型号为NI cDAQ-9234的24位数据采集卡。

5.根据权利要求1所述的便携式微振动测试装置，其特征在于，所述数据采集卡进行热插拔操作。

6.根据权利要求1所述的便携式微振动测试装置，其特征在于，所述计算机主机连接有两块数据采集卡，每块数据采集卡都有四个数据通道，两块数据采集卡共八个数据通道；加速度传感器共有八个，每个加速度传感器分别与数据采集卡的一个数据通道相连，数据采集为多路可选。

7.根据权利要求1所述的便携式微振动测试装置，其特征在于，所述电源开关为系统上电和断电；所述外置式硬盘采用三星250GB笔记本电脑硬盘，用于保存测试数据；所述测试主机的型号为NI cDAQ-9132，用于运行操作系统及测试软件；USB2.0接口连接各种外置式数据存储及其他设备；并行接口连接并口打印机；网络接口连接网络传输测试数据；静音风扇为设备降温；手提式机箱用于安装和保护各零部件，便于携带；所述加速度传感器安装在转接块上，每个转接块安装三个加速度传感器，实现对一个测点三个方向振动的测量。

8.一种便携式微振动测试装置的测试方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤一，根据实际需求选择传感器个数及测试点，将加速传感器通过转接块固定在被测对象上；

步骤二，将加速传感器的信号输出口与数据采集卡的信号输入口通过抗干扰屏蔽线缆相连接；

步骤三、按下电源开关启动系统并登陆测试软件；

步骤四，通过测试软件设置采样通道、采样频率、灵敏度以及测试记录信息；所有采集设置及测试记录信息将被写入数据文件并调取查询；

步骤五，选择测试模式，包括手动单次采集和自动连续监测，随后开始采集振动信号；

步骤六，使用者在合适的时间按下软件停止按钮停止信号采集，在手动单次采集模式下，输入保存数据文件名；在自动连续监测模式下，所有测试数据每半小时自动保存一次，并按照时间顺序自动命名；

步骤七，从数据库中选择振动数据文件，查询到测试时记录的信息；对信号进行分析，包括缩放、信号截取、加窗、谱估计、积分、微分、求极值；

步骤八、在主机上对振动进行评价，根据实际需求设定评价标准，一般为幅值谱曲线，随后导入待评价的振动信号，将该信号进行分析变换，判断是否满足评价标准；

步骤九、在主机上对隔振效果预测，根据实际需求设定隔振系统参数，随后导入测量的原始振动信号，通过软件内置算法计算采用了隔振系统之后的振动信号，该信号导出并存储于数据库；

步骤十、完成测试分析及数据保存后，退出系统并按下电源开关给设备断电。