基于LabVIEW谱分析法求转轴扭矩的原理研究

　　用NI" title="NI">NI" title="NI">NI公司的数据采集卡将信号采集进来，根据实验所需的分辨率、采样率（A/D转换位数）通道数等参数选取具体型号的数据采集卡。用如图6所示的流程图进行设计，通过频谱分析法求取两路信号的相位差。本文从原型入手，用LabVIEW中的信号发生器产生的两路模拟正弦信号进行设计，完成转轴扭矩的原理研究。当进行实际信号测试时，只需将信号发生部分改成实际采集信号，即可求得实际采集的两路信号的相位差。

　　一个LabVIEW程序包括3个主要部分:前面板、程序框图、图标/接线端口。前面板是LabVIEW程序交互式图形化用户界面, 用于设置用户输入和显示程序输出, 目的是仿真真实意义的前面板；框图程序则是利用图形语言对前面板上的控制量和指标量进行控制；图标/接线端口用于把LabVIEW程序定义成一个子程序, 以便在其他程序中加以调用, 这使得LabVIEW 得以实现层次化、模块化编程[2]。
　　前面板设计：
　　(1)从控件选板上选择6个数值输入控件，包括：采样点数、采样周期、信号1幅值、信号1初相位、信号2幅值、信号2初相位；
　　(2)从控件选板上选择1个数值输出控件，即两路信号的相位差；
　　(3)从空间选板上的Express中选择1个停止按钮，用于随时结束程序的运行；
　　(4)从控制选板的Express中选取1个图形显示控件。可将两路信号波形显示出来。
　　程序框图设计：
　　(1)从函数选板上的信号处理中选取2个正弦信号发生器vi，2个幅值谱和相位谱vi；
　　(2)从函数选板上的编程中选取1个索引数组vi，1个创建数组vi；
　　(3)从函数选板上的编程中选取所需的数值vi；
　　(4)从函数选板上的编程中选取while循环结构,使其将所有vi均包含在内，达到循环求取的功能；
　　(5)按图7所示进行连线即可。　

　　连线完毕，将采样点数设为1 024，采样周期设为3，信号1、2幅值设为3，信号1初相位设为0°，信号2初相位设为90°。运行后，如图8所示。

　　需要特别说明的是，由于频谱分析法是以余弦信号作为标准，因此实际测得两路信号的相位差为-90°。
　　借助于激光读出头的工作原理，将转轴扭矩的测量转换为求取两路信号的相位差,运用这种间接求取的方法，将扭矩信号的测量简易化。另外，利用LabVIEW虚拟仪器平台实现硬件与计算机软件的有效结合, 用已有的频谱分析vi求取相位差，开发出了一种转轴扭矩的测量系统,将光电、机械、信号处理有机地结合在一起，为采用非接触的方式测量转轴扭矩提供了一种新的研究方向。
参考文献
[1] 董全林，高海宾，刘彬，等.利用弧形光栅尺测量大型转轴扭矩的原理研究[J].光学技术,2003，29(2)：204-207.
[2] 王永高,薛冬新,宋希庚.基于LabVIEW的相位差法测量发动机轴功率[J]. 微计算机信息，2007,23(1)：76-77.
[3] 关林风，李爱华，姚行中,等.光盘驱动器原理和维修技术[M]. 北京：科学出版社，2001.
[4] 程佩青.数字信号处理教程[M].北京:清华大学出版社，2001.