1.选题背景

在现代工程技术领域中，存在有大量的振动问题。车辆于起伏不平的路面上行驶时会产生振动，大型旋转机械如汽轮机，航空发动机，直升机旋翼等因质量不平衡，在运行时也会产生振动；桥梁、建筑等受到阵风或者地面的扰动时会产生振动。在绝大多数情况下，振动都是有害的，它将影响设备的正常工作和机械的加工精度，引起机器构件的加速磨损，使运行中的机器发生故障，造成经济损失，还会使建筑结构产生变化，造成灾难性事故。

但是设备振动信号同时也是设备状态信息的载体，它蕴含了丰富的设备异常或故障的信息，而振动水平是设备运行状态好坏的重要标志。在生产中监测机械运行时的参数变化，通过对结构或部件的振动进行实时测量和分析，帮助人们了解被测结构的振动状况和寻找振动源，从中提取系统参数变化的特征信息来判断振动数据的性质，然后预测和诊断工况过程与系统的状态，可以达到预防故障发生的目的。

现在振动测试技术不断发展，在实际生活中往往我们需要用一台测试设备测试不同的机械设备，这需要我们提高测试设备的便携性。因此我选择了多通道振动测试虚拟仪器作为研究方向，采用虚拟仪器技术来实现振动测试分析，可以达到构成简单、功能齐全、开发期短、维护调试方便等优点。

1.2国内外现状

根据电子测量仪器所采用技术的先进程度，可以将其分为三代产品，即模拟式仪器、数字式仪器及智能仪器。

第一代测试仪器是模拟式仪器。大量的指针式电压表、电流表、功率计、模拟示波器以及扫描仪等通用测试仪器，均是典型的模拟仪器仪表。这类仪器仪表的显示部分都是电磁式结构，利用电磁测量原理,通过指针的移动或电子束偏移来显示最终测试结果。它们的特点是:结构简单、成本较低、易于维护，适用于对精度要求不高的场所。这种仪器至今仍在各个场合被广泛使用着。

第二代测试仪器是数字式仪器。这类仪器仪表的基本原理在于将被测模拟信号转化为数字信号进行测量,如数字式万用表、频率计等。数字式仪器比模拟式仪器具有很高测量精度和响应速度，今天数字式仪器仪表的增长速度己远远超过了模拟式仪器仪表。

第三代测量仪器是智能仪器。这类仪器仪表大致分为两类，一类内含微处理器,被称为“内含微处理”或“微机化”仪器。另一类仪器硬件本身与微型机在硬件结构上分开，但仪器由微型机控制数据采集和处理，这类仪器又称为虚拟仪器。智能仪器的特点是以微电子器件代替常规电子线路，以微处理机为核心，具有信息采集、显示、处理、传输及优化控制等功能，甚至具有辅助专家进行推理分析与决策的能力。^[1]

进入90年代后，随着微机性能的大幅度提高以及价格的大幅度降低，出现了用PC机 仪器板卡 应用软件构成的计算机虚拟仪器。虚拟仪器(Virtual Instrument)是虚拟技术的重要组成部分，也是许多发达国家所重点研究的对象。其中，以美国国家仪器公司(National Instruments，简称 NI)，惠普公司(Hewlett Packard，简称 HP)，Tektronix 和 Racal 等公司的虚拟仪器比较有影响，他们在近十多年时间里，就占有了世界仪器仪表市场的10%左右的份额，充分显示了虚拟仪器的强大生命力。其中,以美国国家仪器公司(Nl)的图形化编程语言LabVIEW，^[2]和惠普公司(HP)的VEE最具有代表性。它诞生虽然只有十几年的历史，但它的发展速度是惊人的。目前虚拟仪器技术己广泛应用与科研生产的许多领域。

昆明理工大学的高书凯以PC机为主要硬件，以美国国家仪器公司开发的LabVIEW为软件开发平台，配合必要的传感器，电荷放大器和研华的高性能PCI一1714数据采集卡研究开发了一套多通道振动测试分析虚拟仪器系统。主要功能包括振动信号的实时采集，以及振动信号的预处理，幅域分析，时域分析，频域分析，时频联合分析等主要模块。该软件为内燃机振动信号处理分析提供了有效的工具,极大提高了工作效率。^[3]