以LabVIEW軟體開發虛擬頻譜分析儀

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姓名

陳俊誠(Chun-Cheng Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

以LabVIEW軟體開發虛擬頻譜分析儀
(Developing Virtual Spectral Analysis Instrument by LabVIEW software)

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摘要(中)

本論文主要以振動理論與訊號處理分析理論為依據，開發出一套屬於振動測試系統下的頻譜分析軟體。本文以LabVIEW軟體為訊號擷取控制介面，以取得衝擊鎚與加速規的訊號，再經LabVIEW內建訊號處理程式轉換與運算後，可以提供的主要功能為自然頻率分析與阻尼比求取，也可顯示出各通道的時間域與頻率域訊號。搭配上適當的訊號擷取卡（PCI-4461），使得該軟體具備極佳的訊號擷取能力，而所擷取的資料可以透過LabVIEW軟體內建的分析程式做立即性的分析運算，使得所呈現的圖為使用者能所利用。而LabVIEW軟體操作特色在於程式以資料流的方式進行且訊號擷取與資料分析運算可在相同的環境下同步進行，然而使用者僅需提供正確的實驗資料訊號，LabVIEW軟體將會自行運算出使用者所要求之數據及圖形以供使用者解決振動問題。

摘要(英)

This thesis mainly takes deals with the vibration theory and the signal processing as the basis; develops spectral analysis software of set to belong to under the vibration test system. The control interface takes the LabVIEW software as the data acquiring, in order to acquires the signal of the hammer and accelerometer, using LabVIEW constructs the signal processing program of transformation and the operation, providing major function for natural frequency analysis and seeking for the damping ratio, can also demonstrate various channel’s the time domain and frequency domain signals. Matching the DAQ card (PCI-4461) , it makes software to have the extremely data acquire ability, and materials may penetrate the analysis program which in LabVIEW software constructs to make the immediately analysis, enable the chart which presents for the user to use . And the characteristic of LabVIEW software is lying in procedure go on as a means of way that material flow and data acquire, material analysis operation can go on in step under the same environment, there is one thing to do for users is offering the correct experiment materials signal, LabVIEW software will make operation out by oneself user’’s required data and figure which are for users to solve the vibration problem.

關鍵字(中)

★ 虛擬儀器
★ 頻譜分析儀

關鍵字(英)

★ Virtual instrument
★ Spectral analysis instrument

論文目次

目錄……………………………………………………………………..Ⅰ
圖索引……………………………………………………….………….Ⅳ
表索引……………………………………………..………….……....Ⅹ
符號說明………………………...………………………………….…..XI
第一章緒論……………………………………….………………….…1
1.1 研究動機與目的………………………..…………...……….…1
1.2 文獻回顧………………………..………………....……………2
1.3 本文架構………………………..…………………...……….…3
第二章振動學基礎理論……………………….…………………….…5
2.1 單自由度振動系統………..………………....…………………5
2.1.1 單自由度無阻尼振動系統…………... . …………………6
2.1.2 單自由度黏滯阻尼振動系統……………....………..……7
2.2 多自由度振動系統………………………....………………. ..14
2.2.1 多自由度無阻尼自由振動系統………......…………..…14
2.2.2 多自由度有阻尼強制振動系統……......…………..……17
第三章訊號處理基礎理論…….…………………………..……….…24
3.1 資料擷取之概念與原理………………………………. ..……24
3.2 傅利葉轉換…………………………………..…………..……25
3.3 離散傅利葉轉換…………………………..……………..……27
3.4 快速傅利葉轉換…………………………..……………..……29
3.5 取樣定理…………………………..……………………..……33
3.6 頻率響應函數……………………..……………………..……37
第四章實驗架構….…………………………..…………………….…38
4.1 動態測試實驗介紹與應用…..…………………………..……38
4.1.1 動態測試的應用………………..…………………..……38
4.2 實驗器材介紹…………..………………………………..……39
4.2.1 資料擷取卡規格簡介……..………………………..……39
4.2.2 衝擊鎚規格簡介…………..………………………..……41
4.2.3 加速規規格簡介…………..………………………..……41
4.3 資料擷取流程…………..………………………………..……42
4.4 實驗程式介紹及說明…..………………………………..……44
4.4.1 硬體設定…………………..………………………..……46
4.4.2 內部程式運算單元之設定………………………. ..……52
4.4.3 單次實驗結果單元………..………………………..……63
4.4.3.1 人機介面之間控面板....………………………..……64
4.4.4 十次平均運算單元………..………………………..……68
4.4.4.1 實驗項次選擇面板..…………………………..……70
4.4.4.2 十次實驗使用資料夾方式呈現. ….………….……70
4.4.4.3 十次實驗平均顯示面板. ………….………….……72
第五章振動實驗實作…………………………..……………….….…77
5.1 人機介面設計概念………………………………..……..……77
5.2 振動系統之頻譜分析實驗操作…………………..……..……77
5.2.1 開始量測…………………..………………………..……77
5.2.2 圖表分析結果……………………………………. ..……84
5.2.3 計算實驗數據平均值……..………………………..……87
第六章結論與未來展望……………..………………………….….…91
6.1 結論………………………………………………..……..……91
6.2 未來展望…………………………………………..……..……92
參考文獻……………………………………………….….……....……93
附錄虛擬儀器操作手冊…………..………………………….….…95
A. 開始量測…………………………………………..……..……96
B. 每次量測數據之呈現……………………………..……..……99
C. 多次量測………………………………………….....….……105
D. 平均值計算………………………………………..…....……106
作者簡介………..……………………………….…………………….111

參考文獻

[1]L. Meirovitch, 2001, Fundamentals of Vibrations, McGraw-Hill,
New York, USA.
[2]S.S. Rao, 2004, Mechanical Vibrations, Prentice Hall, New Jersey,
USA.
[3]王栢村, 2002, 振動學, 全華科技圖書股份有限公司, 台北市.
[4]黃介信, 2001, 離散振動系統之動態分析軟體製作, 國立中央大學機械工程研究所碩士論文, 中壢市.
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[6]Craig Marcen and Gillian Ewers, 2003, A Simple Approach to Digital Signal Processing, John Wiley & Sons, New York, U.S.A.
[7]胡竹生．陳榮偉, 1998, 定點數位訊號處理器應用程式設計與實驗, 全華科技圖書股份有限公司, 台北市.
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Brüel & Kjær, Nærum, Denmark.
[9]Structural Test Part 2．Modal Analysis and Simulation, 1998,
Brüel & Kjær, Nærum, Denmark.
[10]The Fundamentals of Modal Testing, 2002, Agilent Technologies, California, USA.
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[14]LabVIEW Measurements Manual, 2003, Nation Instruments, Texas, USA.
[15]LabVIEW Analysis Concepts, 2004, Nation Instruments, Texas, USA.
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[17] Model 086C04 Impact Hammer Installation and Operating Manual, 2002, PCB Group, N.Y., USA.
[18] Model 352C65 ICP® Accelerometer Installation and Operating
Manual, 2002, PCB Group, N.Y., USA.

指導教授

黃以玫(Yi-mei Huang)

審核日期

2009-7-22

推文