摘 要： 文章介紹了一套基于PC104架構的數(shù)字式振動測試儀檢測裝置。利用該裝置，可以對某型發(fā)動機振動測試儀各部件分別進行實時測量，并根據(jù)測量結果對測試儀進行整體評判，給出調整報告。
關鍵詞： 振動;PC104;實時測量
Design of Test Instrument of Vibration Test device
Abstract: A digital test device on the basis of PC104 is introduced in this article. The new device can take a real time detect for every part of the vibration test device in the engine, analyze the performance and give a report for the adjustment automatically.
Key words: vibration; PC104; real time detect
1 概述
近年來，隨著計算機技術的發(fā)展，軍用檢測設備也逐漸向數(shù)字化方向發(fā)展，為此，大量的模擬式檢測設備均進行了數(shù)字化改進。
振動測試儀是飛機上用于測量發(fā)動機機匣振動強度信號的儀器。為保證其工作性能可靠，需定期對其離位測量校驗。原進口測量裝置為模擬式電子測量裝置，手工操作，使用繁瑣，精度低且成本高。文章介紹了一種以PC104計算機為核心的數(shù)字化便攜式振動測試儀檢測裝置。該設備全數(shù)字化設計，實時測量，可按照維護要求下達操作指令，省去了繁瑣的操作步驟，降低了工作人員的勞動強度，提高了測試儀的檢測精度。
2 硬件設計
2.1 振動測試儀及其檢測裝置介紹
振動測試儀主要由2個振動傳感器和1個信號放大電子組件組成。振動傳感器基于電磁感應定律，振動時，傳感器內部的線圈中會產(chǎn)生相應大小的感應電動勢。經(jīng)傳感器輸出的電壓信號，通過電子組件放大、檢波及變換后，將信號轉化為飛機可以接收的信號并通過指示器指示出來。
2.2 硬件系統(tǒng)設計原理
本檢測裝置可以按照維護要求對傳感器和電子組件實現(xiàn)離位測量。硬件系統(tǒng)主要由交流電源、直流電源、電動振動臺、PC104計算機系統(tǒng)、8038函數(shù)發(fā)生器、信號采集處理模塊、通訊模塊以及相應調理電路等組成。硬件系統(tǒng)設計原理如圖1。
振動傳感器測試時，由電動振動臺提供標準的頻率、幅度和加速度可調的機械振動，傳感器感應振動并產(chǎn)生相應電動勢，并將其輸入A/D板進行A/D轉換。電子組件是測試的重點，其本身由115 V±15% 400 Hz ±10%的交流電源驅動，計算機程序通過D/A轉換輸出一定大小電壓，控制函數(shù)發(fā)生器 8038輸出頻率可調的正弦信號，此振動模擬信號經(jīng)組件上的測量插座接入組件，經(jīng)組件調理放大后輸出相應的電壓，此電壓同樣輸入A/D板進行轉換。經(jīng)A /D板處理的采集數(shù)據(jù)輸入計算機后，由計算機分析，并與后臺數(shù)據(jù)庫中的標準數(shù)據(jù)相比較，最后給出測試報告。另外，系統(tǒng)同時提供通訊模塊，用戶可以將數(shù)據(jù)上傳至PC機進行詳細分析。
2.3主要技術實現(xiàn)
PC104是一種專門為嵌入式控制而定義的IEEE-P996工業(yè)控制總線，其信號定義和PC/AT基本一致是一種優(yōu)化的、小型、堆棧式結構的嵌入式控制系統(tǒng)，提供完備的外部接口。本系統(tǒng)中采用以486DXCPU為核心的pc104模塊，能夠很好地實現(xiàn)所需的實時測量任務，通過外部接口和外圍設備連接，完成輸入、顯示、數(shù)據(jù)存儲等工作。數(shù)據(jù)采集處理模塊采用相應的DMM-XT模塊，該模塊集成有16路12位A/D輸入和2路12位D/A輸出，最大采樣速率為100KHz可以實現(xiàn)工作電壓的精確測量。電動振動臺采用某公司ES-1型通用振動臺,提供5-4500Hz頻率范圍的模擬振動。通訊模塊則采用 RS232-RS485轉換模塊，確保信號傳輸性能良好。數(shù)據(jù)通過RS485串行總線上傳到上位機后可以利用配套的軟件進行獨立分析。
2.4 函數(shù)發(fā)生器電路的設計
函數(shù)發(fā)生器電路是電路設計的核心部分，本裝置中采用8038構造頻率可調函數(shù)發(fā)生器。8038函數(shù)發(fā)生器是一種能產(chǎn)生方波、三角波、鋸齒波和正弦波的大規(guī)模集成電路。通過計算機可控制其產(chǎn)生頻率可調的正弦波。工作原理圖見圖2。測量用正弦波由三角波經(jīng)正弦波變換器變換而得并由2號引腳引出，將此信號接入待測電子組件為其提供正弦模擬信號。通過調整1kΩ和10kΩ兩個電位器，可以使正弦波失真度減小到0.5%左右。6號和8號引腳間的電壓由D/A控制，通過程序調節(jié)兩引腳間的輸入電壓，控制函數(shù)發(fā)生器按維護要求提供20～2000Hz頻率可變的信號。
3 軟件設計
該系統(tǒng)軟件基于DOS系統(tǒng)，以Borland c++3.1作為開發(fā)平臺，采用圖形化界面，通過中斷控制進行實時采集、存儲及性能判斷，軟件的流程圖如圖3所示：
3.1 初始化模塊的編程
系統(tǒng)為DOS系統(tǒng)，因此設計了相應的圖形處理、漢字字庫調用及擴展內存調用函數(shù)庫。圖形界面的編程一般直接通過程序在屏幕上畫圖，使得程序晦澀、冗長，且界面難以修改，為簡化操作，程序采用圖片調用的方式，通過程序對FLC文件的調用實現(xiàn)界面的編制，F(xiàn)LC文件可由相應的圖形處理軟件繪制，界面美觀且修改方便。
3.2 數(shù)據(jù)采集模塊的編程
實時的數(shù)據(jù)采集處理模塊主要通過改寫1CH中斷程序完成，每隔25ms的時間自動完成一次數(shù)據(jù)采集、性能判斷和測試數(shù)據(jù)的存儲，直到系統(tǒng)接收到停止測試的指令為止。
void interrupt（＊oldint）（void）
3.3 通訊模塊的編程
按設備要求提供獨立的通訊模塊，上位機的通訊程序通過Cbuilder5調用MSCOMM32控件實現(xiàn)，可運行于windows95以上的操作系統(tǒng)下;PC104上的通訊程序則通過直接調用BC31自帶的bioscom（）函數(shù)完成對測試結果數(shù)據(jù)文件的上傳。
4 結束語
創(chuàng)新點：模塊化、數(shù)字化、智能化是軍用維修檢測設備發(fā)展的必然方向。正是基于此，設計開發(fā)了這套檢測裝置。該裝置提供友好的人機界面，簡化了操作，能精確有效地完成對某機載振動測試儀地檢測，取得了良好的效果，達到預定的設計要求。
參考文獻：
張曉明,徐惠鋼.基于PC/104總線的多功能擴展通信模塊的設計。微計算機信息，2004年 第5期，第43、44、59頁
