基于虚拟仪器的水电机组在线振动监测系统

展与延伸；PC-DAQ直接利用了标准的工业计算机总线，没有仪器所需要的总线性能；而一次构建VXI系统需要较大的资金投入。PXI是1997年NI公司推出的一种全新的开放性和模拟化仪器总线规范，它将Compact PCI的集成式触发功能与Windows操作系统结合在一起。在保留PCI总线与Compact PCI模块结构功能的基础上，增加了系统参考时钟与触发器总线等，加之熟悉的Windows环境，使得PXI系统更适合构建工业自动化测控系统。基于PXI总线规范构建的系统将PC机的性介比

优势和PCI总线面向仪器领域的扩展结合起来，成为一种新型的虚拟仪器系统。PXI除了具有VXI基本相同的性能外，还具有开发周期短、价格低、易于组建便携式自动测试系统等特点。

本系统中数据采集通过现场传感器将各个测量点的信号经过SCB-68接线端子盒将信号送到信号调理模块SCXI-1125（可编程隔离放大器）、SCXI-1141（可编程低通滤波器）、SCXI-1140（采样/保持放大器）进行信号调理；最后将经过信号调理的信号送到数据采集卡PXI-6052E（16路单端/8路差分模拟输入、采样频率333ksps、2路模拟输出、8条数字I/O线、2路24位计数/定位器）进行数据采集。数据采集卡PXI-6052E上的位计数/定时器的抗干扰能力不强，为了弥补这一不足，可利用LS7084芯片和电阻、电容组成一个滤波表路，消除由于噪声和振动等造成的干扰。

    1.3 计算机控制模块

本系统采用了NI公司的组合式机箱PXI-1010（8个PXI/Comact PCI和4个SCXI插槽），零槽控制模块采用PXI-PCI833X。PXI-PCI833X采用MXI-3技术。MXI-3技术是一种PCI总线之间的连接技术，它采用标准PCI-PCI桥技术及1.5Gbps高速串口连接，为PXI控制引入了更加快速方便的扩展方式。MXI-3技术不仅可以进行PXI/Compact PCI机箱之间的连接，而且可通过主控计算机直接控制PXI系统。在本系统中将PXI-6052E数据采集卡采集到的数据通过PXI-PCI833X模拟和传输速率高达132Mbps的MXI-3光纤通信模块传送到现场计算机。MXI-3包含了一块插在现场计算机中的PCI MXI-3板卡和插在PXI-1010机箱控制槽内的PXI MXI-3模块，两板卡通过光缆相连，实现PXI-1010机箱内的各模块与现场计算机的通信。MXI-3技术可实现200m距离内信号传输，解决了现场计算机与数据采集模块之间信号远距离传输的问题。现场计算机通过DFE-530TXI网络适配卡与网络远程监控终端相连，实现远程监测。

2 系统软件结构

本系统选择NI公司的LabVIEW 6i作为开发工具，它采用图形化编程方案，也称为G语言。LabVIEW提供了丰富的函数及子程序库，从基本的数学函数到高级分析库（包括信号处理、函数、滤波器设计、线性代数、概率论与数理统计、曲线拟合、傅立叶变换、小波分析等），通过这些函数及子程序库，可以实现硬件系统的软件化，设计出符合技术要求的振动监测系统。本振动监测系统所用的数据采集卡为NI公司的产品，可以使用LabVIEW提供的大量数据采集子程序，无需为数据采集卡编制驱动程序。另外LabVIEW的附带网络工具套件，方便了远程监测的设计。

LabVIEW开发环境由前面板和流程图两部分组成。前面板是人机交互的图形用户接口，集成了多种常用的控制对象（如开关、按钮、示波器、指示器、定时器等），它相当于实际仪器的操作面板。设计时只需从控件库中选取所需的控件，并为它们设计合理的属性（例如尺寸和量程等）和具体放置位置。这些属性和位置可通知程序方便地调整。前面板的合理设计有助于振动监测系统功能的实现并方便操作。因此前面板应设置多段开关以实现不同的数据处理方法，前面板主要部门是显示图形和数据，可采用多窗口完成不同信号的同时输出，前面板还应有控制窗口和开关，以实现对振动监测系统的操作。流程图则是程序的图形化源代码。设计时从函数库中选取所需要的函数图标，并按照数据在程序中传递的顺序把它们和控件图标的位置统一编排好，再用连线工具将图标连起来。系统软件采用模块化设计，其系统软件功能模块如图3所示。采用模块化设计有助于软件的设计和日后改进升级[5]。

2.1 “谱泄漏”现象的消除

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