摘 要

管路振动是一种常见现象，油管振动主要发生在油泵接管开孔等应力集中处的地方,会导致疲劳破坏, 从而发生管线断裂、介质外泄, 在航空领域和汽车等领域油管的管路振动在一定程度上影响发动机液压管路系统乃至整个设备的工作性能，所以对其管路振动性质进行探索研究是很具有应用前景的。为了满足油管管路振动测试分析的需要，论文主要对油管管路振动特性进行研究，在实验室搭建了整个有关测试平台，真实的模拟油泵在不同压力和不同流速的情况下油管管路振动的情况，与此同时对管路振动信号进行采集并实时监控，再而进一步的进行管路振动信号分析。本论文搭建了一个完整的测试分析系统，主要分为数据采集和数据分析两个部分。

论文中使用虚拟仪器Labview软件并与数据采集卡等硬件配合，实时的采集油管管路振动信号，实现模拟输出波形控制、频率控制，并能实时显示输出波形；实现输入信号的收集、信号调理、时域和频域分析、离线数据分析等。经过管路振动测试分析试验，验证的测试系统的完整性、可行性，说明了该系统功能全面、扩展性强，具有很高的性价比。

关键词：油管振动；信号调理；测试分析；虚拟仪器

Abstract

This thesis mainly study of pipeline vibration, in the areas of aerospace and automotive, the vibration of tubing have a certain extent affect to engine performance of hydraulic pipeline system even the whole equipment, so it is very meaningful for us  to study the vibration characteristics.In order to meet the needs of the pipeline vibration test and analysis, we had set up the relevant test platform in the laboratory which have was a great simulation of oil pump under the condition of different pressure and different velocity of the pipeline vibration.At the same time we acquire vibration signal  and have a real-time monitoring, and then the further vibration signal analysis.This paper set up a complete test and analysis system, mainly divided into data acquisition and data analysis .

Paper using Labview virtual instrument software and the other hardware, such as data acquisition card, real-time acquisition of tubing vibration signals, the analog output waveform control and frequency control, and can be real-time display output waveform;To realize the collection of the input signal, signal conditioning, time domain and frequency domain analysis, off-line data analysis, etc.After vibration test and analysis experiments, it shows that the system performance is stable, comprehensive functions, simple operation, good expansibility and high cost performance.

Keywords: Vibration of tubing ; singal conditioning ; test analysis ; virtual instrument

目 录

摘要 I

Abstract IV

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2国内外现状 1

1.3 设计的意义及任务 3

1.4 设计的主要思路 4

1.5 本章小结 5

第2章 管路振动测试技术与虚拟仪器技术 6

2.1 管路振动理论与管路振动测试 6

2.1.1 管路振动基本理论 6

2.1.2 振动测试分析仪及其发展 6

2.2 管路振动测试系统的组成 7

2.3 虚拟仪器技术 9

2.3.1 虚拟仪器介绍 9

2.3.2虚拟仪器与传统仪器的比较 11

2.4 管路振动信号处理方法 12

2.4.1 时域分析 13

2.4.2 频率分析................................................................................................................................13

2.4.3 幅值分析 14

2.4.4 相关分析 15

2.4.5时频分析 15

2.5 本章小结 18

第3章 油管振动特性测试与分析系统硬件设计 19

3.1 油管振动特性测试与分析系统的硬件组成 19

3.2 硬件设备的选择 20

3.2.1 传感器的选择 20

3.2.3 信号调理设备 23

3.2.4 其他硬件的选择 24

3.3 本章小结 24

第4章 油管管路振动特性测试与分析系统软件设计 25

4.1 测试与分析系统的软件总体设计 25

4.2 测试与分析系统信号采集程序设计 26

4.2.1 信号采集基本流程 26

4.2. 采样参数的设置 27

4.3 测试与分析系统信号处理程序设计 29

4.3.1 时域模块分析 29

4.3.2 频域模块分析 30

4.3.3 离线数据分析 32

4.4 本章小结 33

第5章 油管管路振动特性测试实验与结果分 33

5.1 管路振动测试平台实验 33

5.2 实验测试 34

5.3 实验测试数据分析 34

5.4 本章小结 35

第6章 总结与展望 37

6.1 总结 37

6.2 展望 37

参考文献 39

致 谢 41

第1章 绪论

1.1引言

在现代制造工业以及高新科技产业领域，管道是一种常见的载流设备。随着制造工业的进步以及现代科学技术的迅猛发展，输油管道在机械工程、航天领域、天然气以及汽车工业等诸多领域内应用越来越重要。很多的实验表明，当输油管道内流体的流速或者液压泵的压力超过某一临界值时，就可能引起管道管路振动，当管路振动的强 度达到一定程度并且管路振动持续发生时，管道就会因疲劳而破裂，严重时还会引起机器设备的损坏，酿成灾难性事故。

随着现代工业生产和大型机械制造技术的发展进步，智能化、高速化是现代设备的主要发展方向，同时对设备的稳定性和可靠性要求也越来越高，管路振动问题是所有大型机械设备以及精密仪器设备必须要面临的问题，为了满足低振级和低噪声的要求，把振动控制在一定的区间是十分有必要的。我国对机械设备的管路振动与噪声制定了一些相关技术指标，把振动控制在这些相关技术指标允许的范围之内是一个设备具有很高的可靠性的前提，而一些精密设备或者航天设备等对管路的要求更高。因此需要对管路振动监控，对振动数据对比分析，找到管路振动的根源。在这一类的问题的研究上面，很多采用机械结构的分析等等，而对管路振动数据的分析也是尤为重要的。一方面，在实验室已有的振动测试平台的基础上对振动方面或者结构方面，根据应用的场合和存在的问题做管路振动的测量，再将测量所得的信号进行处理和分析，从测量结果和分析结果中提取出有用信息，为合理的改进提供理论和实际的支持。

本文针对实验室建立的管路测试实验台，对油管管路振动特性进行了研究，实现了在各种管路振动激励下油管管路振动测试及其管路振动特性分析。

1.2国内外现状

管道内的液体在流动期间，由于管道的弯头，管径改变等诸多原因，包括管壁摩擦，液体流动速率等问题，无疑会造成流速，压力的改变。由此便出现了管道管路振动等问题。比如活塞式压缩机，往复泵，因为吸、排量的不连续性和周期性使管流的压力，速度、密度等变量随着时间呈周期性改变的现象叫作管流脉动^[1]。管道内液体流动是导致管道以及附属设备管路振动的关键因素。