设计和运用发动机低频振动信号采集系统

摘要:介绍了针对康明斯6BT5.9 型柴油发动机机体侧壁产生的低频振动信号的数据采集系统,该系统综合运用了RS232 串行通信技术、单片机技术以及数据采集技术,整个设计由振动传感器、数据采集板、PC 机应用程序3 部分组成。实验表明该系统具有稳定、可靠、实时、性价比高等优点。

　　1 引言

　　柴油机是往复运动机械,其激振力主要来源于活塞－曲柄机构周期性运动时产生的惯性力,以及气缸内气体燃烧产生的周期性气压力。将传感器垂直安装在气缸体与曲轴箱的连铸体侧壁采集的机体低频段振动信号直接反映了柴油机工作中振动激励源的信息。因此,采用发动机低频振动采集系统进行故障测试诊断方面的研究对尽早发现并排除故障隐患、防止事故发生、提高柴油机的经济性有着重要的现实意义。目前,通过PC 机的RS232 串行接口与外部设备进行通讯,是许多测控系统中常用的一种通信解决方案,但当其以查询方式接收数据时,用户只能等候在计算机当前界面而不能进行其它操做, 直到数据接收完毕。本系统运用VS .2008.C# 线程管理功能决了这一问题,改善了人机交互环境, 优化了系统性能。

　　2 系统简介

　　发动机低频振动信号采集系统由3 部分组成:振动传感器、数据采集板、PC 机应用程序,整个系统结构如图1 所示。应用北京通磁伟业传感技术有限公司生产的ZD24(DC5V)型振动传感器将EQ6BT5.9 型柴油发动机机体表面的机械振动转变成0~5V 模拟电信号。数据采集板利用AT8 9 S5 1 微控制器以采样频率1 . 6 kHz 驱动ADC0832 完成A/D 变换并将数据经美信公司的RS223接口芯片MAX232 传输给PC 机。PC 机上的应用程序通过C#2008.NET 3.5 框架下的线程类和SerialPort 类很好地实现了PC 机与数据采集板之间的实时数据通信并将采集到的振动数据保存为txt 文本文件供MATLAB生成的COM 组件对其进行FFT 分析与显示。

图1 柴油发动机低频振动信号采集系统结构图。

　　3 系统硬件设计

图2 数据采集板框图。

　　图2 是数据采集板框图,该板主要由单片机AT89S51、A/D转换器ADC0832、电源模块DC/DC 等组。数据采集板采用RS232 串口方式与外界通信,其原理图如图3。

图3 数据采集板原理图。