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(zhuān)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(pán)。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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