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　　引言：旋轉機械中最關鍵的零件就是軸承，數據采集卡的聲發射信號采集系統對滾動軸承故障的預測性維護和診斷具有很重要的作用，所以預測性維護，需要從數據采集開始。

　　卓越制造，就是以極具競爭力的價格生產出高質量的產品，滿足市場的需要。現代制造企業是在準時生產的環境的下運營，無疑肩負巨大的壓力，而始終保證設備的最優表現是重要的支撐，因為一旦設備出現故障，危害將會在方方面面。

　　作為旋轉機械設備中的關鍵零件，軸承是狀態監測中的重要監測對象，始終保障其穩定可靠運行是預測性維護工作的重要內容。就目前而言，軸承故障的主要形式是由于接觸疲勞造成的滾道或滾動體表面材料破裂，形成表面缺陷。在軸承疲勞損傷發展的早期階段，即在材料疲勞剝落形成凹坑之前，軸承的振動信號非常微弱，與來自機械設備其它部件的振動信號混在一起，加之噪聲的干擾，往往不易清晰地判別出故障。而利用聲發射技術將有可能檢測到疲勞損傷造成的裂紋擴展，從而對滾動軸承故障的早期預報和診斷具有很大的優勢。

　　但是超聲導波相對于體波更加復雜，主要表現為兩方面：一方面為導波的多模態特性，即同一頻率下同時存在有多種導波模態;另一方面為頻散特性，即同一模態導波在不同頻率下的傳播速度不同。超聲導波的復雜性對檢測平臺和檢測方法提出了更高的要求。

　　全波形采集聲發射信號

　　聲發射是對材料或結構狀態進行動態監測的重要方法。聲發射逐漸從早期的參數采集發展到目前的全波形采集，聲發射信號采集系統包括聲發射傳感器、前置放大器、高速數據采集系統組成。由于聲發射信號的頻譜較寬，從數千Hz到數兆Hz，在進行數據采集的同時，還要進行濾波、參數特征提取等處理，因此對數據采集設備有較高的要求。

　　目前，具有全波形采集功能的專用聲發射儀價格高昂，不利于聲發射研究中起步階段工作的開展。而以凌華科技PCI-9846高速數字化儀的高速、高精度采樣能力為硬件基礎，使用LabVIEW開發的聲發射測試系統，同樣可實時完成聲發射信號采集、存儲、振鈴特征參數提取等功能，為實驗室中開展聲發射研究提供了一種切實可行的解決方法。

　　數據采集系統是聲發射測試硬件的核心。由于聲發射信號的頻率能夠達到數兆Hz，為了對聲發射的波形進行準確的采集，往往要求采集器的采樣率能夠達到20MS/s甚至更高。同時，由于聲發射信號較為微弱，原始的聲發射信號一般處于μV范圍，即使經過前置放大后也只有若干mV，并且信號波形幅度變化范圍較大，因此對采集設備的采樣精度和動態范圍也有較高的要求。

　　使用凌華科技的高速數字化儀PCI-9846來進行聲發射信號的采集，其主要參數與目前使用較為廣泛的美國物理聲學公司(PAC)的PCI-2采集卡的主要性能對比見表1，除部分專有功能缺乏外，完全能夠達到聲發射全波形采集的要求。

　　聲發射信號采集的實現

　　凌華科技為 PCI-9846提供了LabVIEW驅動。安裝DAQPilot驅動程序后，在LabVIEW的函數庫中可以找到DAQPilot工具包，其中提供了數據采集的控制函數，其功能與調用方法與NI的DAQmax對應，使用非常方便。例如，由下圖中的四個函數：PLT Create Virtual Channel、PLT Timing、PLT Read以及PLT Clear Task就構成了完整的連續數據采集功能。另外，DAQPilot中還提供了模擬和數字信號的輸入、輸出等各種功能的LabVIEW范例程序，方便開發者快速上手。

　　本文開發的聲發射測試系統中信號采集模塊基于圖1中的采集程序。用戶設置輸入通道、前置放大器增益、濾波等參數后，啟動連續數據采集。原始信號經過放大倍數還原后，再進行數字濾波處理，以去除噪聲及不需要的頻帶，濾波后的連續信號可以二進制或文本形式存盤。圖2是在運行中的軸承上采集到的聲發射信號，采樣參數為2MS/s，濾波器為四階Butterworth低通濾波，截止頻率50KHz。