6ES7414-2XG03-0?AB0全波形采集聲發(fā)射信號(hào)
聲發(fā)射是對(duì)材料或結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的重要方法。聲發(fā)射逐漸從早期的參數(shù)采集發(fā)展到目前的全波形采集,聲發(fā)射信號(hào)采集系統(tǒng)包括聲發(fā)射傳感器、前置放大器、高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。由于聲發(fā)射信號(hào)的頻譜較寬,從數(shù)千Hz到數(shù)兆Hz,在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的同時(shí),還要進(jìn)行濾波、參數(shù)特征提取等處理,因此對(duì)數(shù)據(jù)采集設(shè)備有較高的要求。
目前,具有全波形采集功能的聲發(fā)射儀價(jià)格高昂,不利于聲發(fā)射研究中起步階段工作的開(kāi)展。而以凌華科技6ES7414-2XG03-0?AB0高速數(shù)字化儀的高速、高精度采樣能力為硬件基礎(chǔ),使用LabVIEW開(kāi)發(fā)的聲發(fā)射測(cè)試系統(tǒng),同樣可實(shí)時(shí)完成聲發(fā)射信號(hào)采集、存儲(chǔ)、振鈴特征參數(shù)提取等功能,為實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)展聲發(fā)射研究提供了一種切實(shí)可行的解決方法。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是聲發(fā)射測(cè)試硬件的核心。由于聲發(fā)射信號(hào)的頻率能夠達(dá)到數(shù)兆Hz,為了對(duì)聲發(fā)射的波形進(jìn)行準(zhǔn)確的采集,往往要求采集器的采樣率能夠達(dá)到20MS/s甚至更高。同時(shí),由于聲發(fā)射信號(hào)較為微弱,原始的聲發(fā)射信號(hào)一般處于μV范圍,即使經(jīng)過(guò)前置放大后也只有若干mV,并且信號(hào)波形幅度變化范圍較大,因此對(duì)采集設(shè)備的采樣精度和動(dòng)態(tài)范圍也有較高的要求。
使用凌華科技的高速數(shù)字化儀6ES7414-2XG03-0?AB0來(lái)進(jìn)行聲發(fā)射信號(hào)的采集,其主要參數(shù)與目前使用較為廣泛的美國(guó)物理聲學(xué)公司(PAC)的PCI-2采集卡的主要性能對(duì)比見(jiàn)表1,除部分專有功能缺乏外,完*夠達(dá)到聲發(fā)射全波形采集的要求。
聲發(fā)射信號(hào)采集的實(shí)現(xiàn)
凌華科技為6ES7414-2XG03-0?AB0提供了LabVIEW驅(qū)動(dòng)。安裝DAQPilot驅(qū)動(dòng)程序后,在LabVIEW的函數(shù)庫(kù)中可以找到DAQPilot工具包,其中提供了數(shù)據(jù)采集的控制函數(shù),其功能與調(diào)用方法與NI的DAQmax對(duì)應(yīng),使用非常方便。例如,由下圖中的四個(gè)函數(shù):PLT Create Virtual Channel、PLT Timing、PLT Read以及PLT Clear Task就構(gòu)成了完整的連續(xù)數(shù)據(jù)采集功能。另外,DAQPilot中還提供了模擬和數(shù)字信號(hào)的輸入、輸出等各種功能的LabVIEW范例程序,方便*快速上手。
本文開(kāi)發(fā)的聲發(fā)射測(cè)試系統(tǒng)中信號(hào)采集模塊基于圖1中的采集程序。6ES7414-2XG03-0?AB0用戶設(shè)置輸入通道、前置放大器增益、濾波等參數(shù)后,啟動(dòng)連續(xù)數(shù)據(jù)采集。原始信號(hào)經(jīng)過(guò)放大倍數(shù)還原后,再進(jìn)行數(shù)字濾波處理,以去除噪聲及不需要的頻帶,濾波后的連續(xù)信號(hào)可以二進(jìn)制或文本形式存盤。圖2是在運(yùn)行中的軸承上采集到的聲發(fā)射信號(hào),采樣參數(shù)為2MS/s,濾波器為四階Butterworth低通濾波,截止頻率50KHz。
Kennametal Diamond Carbide Insert M# 331-4362 ~NIB~ x30
Atlas Copco Controller M# 4240 5002 00 ~USED Surplus~
Allen Bradley Communication Adapter Module M# 1771-KA
Allen Bradley Cable Assembly M# 1326-CPC1-015 ~NIB~
Wen Industries Diaphragm Pump M# CG-30HD-34 ~NIB~ NEW
SE Modicon TSX COMPACT M# AS-BDAP-218 ~NIB Sur.~
Graco Digital Grease Gun M# 238-501 ~USED SURPLUS~
Allen Bradley TTL Input Module M# 1771IGD Ser. A ~NIB~
Cole Carbide Inserts Z50 8626172-T-73 ~New Surplus~ x23
Honeywell Sensotec Load Cell 3K M# 060-2328-03-02 ~NIB~
Hydac Pressure Transducer M# 4475-A-9000-000 ~NEW SUR.~
Atlas Copco LCD Terminal M# 4240 5003 00 ~USED~
Vickers Dir. Check System Stack M# DGMX2-5-PP-AW-S?-30
Daytronics Conditioner Indicator M# 4030 ~Rep. Sur.~
Control Methods Inla-Sense Optical Control M#OCHC20
Daytronic Strain Gage Indicator M# 3370 ~NEW SURPLUS~
Heidenhain Corp. Mebtaster M# MB 12 ~USED SURPLUS~
SE Modicon A120 COMPACT M# AS-BCTR-224 ~Used Surplus
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