摘 要：电机噪声检测技术是一项针对电机产生的振动噪声进行分别和定位的现代化技术。通过对噪声信息进行采集，能够在一定程度上了解噪声特性。本文在进行电机噪声检测系统的研究时，提出了以LabVIEW和声卡系统作为主要采集工具的在线检测系统的设想，并通过信号调理电路和控制电路共同组成了针对电机的噪声检测系统，使其能够切实地应用于电机噪声环境之中。
关键词：LabVIEW；信号采集；电路设计；噪声检测
作者介绍：
任健（1984.06-），男，陕西人，讲师，本科。研究方向：电气工程、控制工程。
中图分类号：TM306 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）03-0000-02
Research of Motor Noise Detection System Based on LabVIEW and Sound Card
REN Jian1，ZHOU Qiang2
（1.Shaanxi University of Science and Technology，Xi'an 710021，China；2.Shangluo Vocational and TechnicalCollege，Shangluo 726000，China）
Abstract：The technology of motor noise detection is a modern technology forlocating and locating the vibration and noise of motors. By collecting noiseinformation，we can understand noise characteristics toa certain extent. In the study of motor noise detection system，the idea of on-line detection system based on LabVIEW and sound cardsystem as the main acquisition tool is proposed in this paper. The noisedetection system for motor is composed of signal conditioning circuit andcontrol circuit，so that it can be applied in the noiseenvironment of motor.
Keywords：LabVIEW；signal acquisition；circuit design；noise
0 引 言
LabVIEW是当前技术领域中较为先进的信号检测虚拟仪器。作为唯一的图形化编程语言，LabVIEW通过计算机的硬件支持，能够在功能方面取代传统仪器，并将信号采集、信号分析与信号输出融合成一个整体，再通过计算机资源系统形成数据采集和数据分析处理等工作。因此，在进行噪声检测系统研究时选取了LabVIEW仪器进行研究。
1 信号采集模块设计
针对电机噪声，本文在进行噪声采集系统设计时，将电机信号分为了振动信号和噪声信号两个部分，分别进行了采集系统的设计。
1.1 振动信号采集模块
在电机中，振动信号的形成需要依靠振动传感器来完成获取。目前市面上常见的振动传感器主要有加速度计、速度拾取器、电阻式应变压电传感器以及电涡流探头等几种类型。这几种传感器在使用中各有优劣势。结合电机的振动特性，本文选取了压电传感器作为电机振动信号的采集单元。与其他几种传感器相比，压电传感器在结构、工作可靠性以及固有频率和高频响应等方面拥有突出优势，能够针对电机所产生的冲击振动进行快速识别和获取，最终收集到相对真实的数据信息。
1.2 噪声信号采集模块
与振动信号采集模块不同，噪声信号的采集需要获取的是电机对象的噪声情况。其传感器选择应当以声卡为基础，进行声音信号收集，因此需要选择特定的传声器。目前常见的传声器有电容式传声器、陶瓷传声器以及动态传声器等几大类型，其中电容式传声器和动态传声器较为普及，两种传声器均以动圈电动来完成传声。本文结合电机运行过程中的噪声频率，采用了具有优势的驻极体电容式传声器组成信号采集模块。在对比动态传声器，驻极体传声器的频响范围与人耳听觉的频响范围保持一致，能够真实模拟现实环境中人耳听取电机噪音的特点。此外，驻极体传声器能够通过薄膜的振动实现电容的改变，与人耳的工作情况十分类似，能够更好地还原电机噪声。
2 信号调理电路设计
2.1 数模转换器的选用
完成了信号采集模块的设计，在调理电路设计中，首先要进行数模转换器的选择，选取符合电机噪声检测环境的数模转换器能够实现电路内部A/D快速转换，保证检测效率。本文根据设计要求选用了VC型的增强器，由于其内部并没有集成A/D转换空能，因此在使用时还需要进行A/D转换芯片的安装[1]。为了保证二者能够协同完成工作，本文根据A/D转换芯片当中的串行和并行，将其设计为与VC相适应的多通道缓冲串口，从而使设计得到了简化。为了提升串口效率，本文在芯片选择方面选用了某公司生产的十位串行A/D芯片，采用5V供电的方式，在提升效率的同时，还能够有效地控制使用功率。
2.2 串行通讯
在LabVIEW的设计中，A/D转换在数模转换过程中需要依靠串行通讯才能够完成信息的导入和信号输出。本文选取了PC终端常见的RS232串行口作为采集系统的通讯方式，通过DB9连接器对九针串口进行连接器引脚，实现与标准配置的PC终端进行连接。在具体的使用过程中，信号采集和信号获取通过RS232标准进行通信，其中信号地、接收数据、发送数据三种信号能够满足几乎所有振动信号和噪声信号的采集和传递。
2.3 信号增益
在实际的信号传递过程中，由于转换过程和信号传播过程的影响，所形成的电信号相对微弱。因此为了保证信号准确无误地完成输入和输出，需要对信号进行放大和增益。在以往的仪器设置当中，通常会将DAQ卡与信号接入端口相连接，并在连接之前完成信号放大处理。在处理过程中，可通过差动放大电路实现信号增益。然而在实际使用过程中，差动放大电路具有较大的误差，精密度不高，且使用过程中还需对电阻进行调整。因此本文在进行LabVIEW仪器的设计过程中，选用了仪表放大芯片AD620对信号传输进行增益。与其他的放大芯片不同，AD620的增益范围较为广泛，它主要由三个放大器共同组成，能够在1K-10KΩ的范围内进行工作，并可以通过调整电阻值进行增益值的放大。
3 控制电路设计
3.1 电平输出方式
在控制电路的设计中，为了保证电平输出始终处于稳定的状态，本文采用了PCI数采卡作为电平输出的控制方式，通过PC终端来完成电路控制。当PC终端向控制电路输出低电平时，PCI数采卡变会形成提示，使三极管截至运行，此时继电器开关受到HT轮椅状态控制，通过耐用性试验机保持工作状态，一旦轮椅运转出现了诸如轮椅反倒和轮椅损毁等异常状态时，数采卡会通过高电平的输出，使三极管恢复导通状态，此时继电器的开关会由停止状态转变成为开启状态，进而对实验平台进行保护[2]。
3.2 软件程序设计
在PC终端，还需要进行软件程序的设计，用以对电路和采集系统进行控制。本文在进行设计时，将软件程序分为了几个主要的步骤：
（1）步骤为初始化系统。管理人员通过对PC终端的操控，能够将硬件电路和软件系统进行初始化，完成电源接通，启动采集模块。整个初始化过程遵循从硬件启动到软件启动这一流程来完成。其中采集模块率先启动，随后带动外置的AD设备完成初始化；
（2）步骤为信息采集。管理人员通过对PC终端软件操控，形成采集指令，由采集模块对电机噪声和电机的振动状态进行采集，再借助A/D转换器将采集信号导入到相应的地址中；
（3）步骤为参数计算。在系统中，系统通过事先设置的计算方法，对已经获取的采集数据进行计算和分析，并得出相应的真实环境数据；
（4）步骤为LED展示。在PC终端，系统将已经完成的参数计算通过LED显示设备展示到工作人员面前，为工作人员提供判断依据。
4 结 论
综上所述，针对电机运行的过程产生的噪声，本文所采取的LabVIEW采集系统设计具有开放性和模块化的特点。在系统操作方面，能够实现一键式操作，完成对采集模块的控制和指令，具有较强的现实意义，可以广泛应用于电机生产运行环境中。
参考文献：
[1] 李红刚，张素萍.基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计 [J].国外电子测量技术，2014，33（4）：62-67.
[2] 张黎，蔡亮.基于LabVIEW的虚拟信号发生器的设计与实现 [J].国外电子测量技术，2014，33（1）：82-85.