基于虚拟仪器技术的振动测试与模态分析平台的设计

摘要

课题的研究目的是为机电系统的振动测试及模态分析设计一套测试平台。该测试平台能够完成多通道信号的实时数据采集、测试的控制与实时显示、数据存储与分析等功能。 传统的测试系统由分立的测量仪器组成。随着计算机技术的发展，PC机性能的增强，以及各种专业软件的产生，虚拟仪器技术得到了快速发展。本课题选用以PC和数据采集卡为硬件平台、以LabVIEW软件为开发平台，配合必要的传感器、信号调理器和数据采集卡组成的多通道振动测试分析系统。 本文对振动测试分析系统的原理、组成和数字信号处理技术以及虚拟仪器技术作了简要阐述，对振动测试和分析技术做了比较深入的分析和研究；模态分析是本课题的研究重点，对随机子空间法辨识原理进行了分析并论述了其在模态分析中的具体应用方法；接下来对虚拟仪器技术以及LabVIEW软件作了简要介绍，最后详细说明了振动测试硬件平台及其软件的设计开发过程并进行了测试验证。 实验证明：该系统利用LabVIEW软件强大的数据处理功能，结合调用具有丰富数学运算功能的Matlab函数，实现了数据采集、波形显示、数据存储、回放测量、模态分析、输出打印等功能。 本课题研究开发的测试系统方案具有良好的扩展性和较高的性价比，并且具有速度快、精度高、界面友好的特点，适合于工程人员和实验室使用。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1课题来源与研究目的及意义

1.2国内外研究现状及水平

1.3本课题研究的主要内容

1.4论文结构安排

2振动测试技术与信号处理基本理论

2.1振动测试的研究内容

2.2振动测试技术

2.2.1振动测试技术概述

2.2.2稳态正弦激励测试技术

2.2.3随机激励测试技术

2.2.4脉冲激励测试技术

2.3数字信号处理技术

2.3.1数字信号处理的基本步骤

2.3.2数字信号处理中应注意的几个问题

2.4数字信号处理技术在振动测试中的应用

2.4.1振动信号的时域分析和频域分析

2.5本章小结

3模态分析技术

3.1模态分析技术的概念及其研究现状

3.1.1模态分析技术的概念

3.1.2模态分析技术的研究现状

3.2随机子空间识别方法

3.2.1系统状态空间模型

3.2.2随机子空间法(SSI)系统参数识别的过程与基本原理

3.2.3模态分析

3.2.4稳定图(stabilization diagram)在模态阶数估计中的应用

3.3本章小结

4基于虚拟仪器技术的振动测试与分析系统

4.1振动测试领域面临的问题与对策

4.2虚拟仪器技术

4.2.1虚拟仪器概念

4.2.2虚拟仪器的硬件构成

4.2.3虚拟仪器的软件架构

4.3虚拟测试

4.4虚拟仪器技术在振动测试中的应用

4.4.1振动测试分析系统的组成

4.4.2振动测试与分析系统的硬件选型

4.5本章小结

5振动测试与分析系统的软件设计与测试

5.1 LabVIEW开发环境

5.2虚拟振动测试分析系统的软件开发

5.2.1系统软件的总体设计方案

5.2.2主调用程序的设计

5.2.3系统各功能模块的设计

5.3系统的实验测试

5.3.1振动测试分析系统的设计技术指标

5.3.2实验过程

5.4本章小结

6结束语

参考文献

附录

在学研究成果

致 谢