机床主轴组件便携式振动分析仪设计.pdf

2 0 1 2年 1 2月 第 4 0卷 第 2 3期 机床与液压 MACHI NE TO0L HYDRAUL I CS De c ． 2 0 1 2 Vo 1 ． 4 0 No ． 2 3 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 2 ． 2 3 ． 0 3 2 机床主轴组件便携式振动分析仪设计 林学龙 东华大学机械工程学院，上海2 0 1 6 2 0 摘要主轴组件是机床的关键组件，目前国内主轴组件检测技术远落后于国外同行 ，并缺乏高速主轴振动分析仪。基 于此种现状，设计一套新的机床主轴组件便携式振动分析仪 ，并详细介绍该仪器的硬件系统设计和软件系统设计。 关键词主轴组件；便携式振动分析仪 中图分类号T H1 2 2 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 2 2 31 1 8 5 De s i g n o f Po r t a bl e Vi br a t i o n Ana l y z e r f o r S pi n dl e As s e mbl y o f M a c hi ne To o l LI N Xue l o n g Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g C o l l e g e ，D o n g h u a U n i v e r s i t y ，S h a n g h a i 2 0 1 6 2 0，C h i n a Ab s t r a c t T h e s p i n d l e a s s e mb l y i s a k e y c o mp o n e n t o f ma c h i n e t o o 1 ． T h e d e t e c t i o n t e c h n i q u e o f s p i n d l e a s s e mb l y i n c h i n a l a g s b e h i n d t h a t o f f o r e i g n c o mp e t i t o r s ， a n d t h e r e i s n o v i b r a t i o n a n a l y z e r o f h i g h s p e e d s p i n d l e ． B a s e d o n t h e a c t u a l i t y，a n e w p o r t a b l e v i b r a t i o n a n aly z e r f o r s p i n d l e a s s e mb l y o f ma c h i n e t o o ]Wa S d e s i g n e d ． I t s h a r d w a r e s y s t e m d e s i g n a n d s o f t w are s y s t e m d e s i gn we r e i l l u s t r a t e d ． Ke y wo r d s S p i n d l e a s s e mb l y ；P o rta b l e v i b r a t i o n a n a l y z e r 主轴组件是机床的关键组件，其运行情况直接影 响到工件的加工精度、刀具寿命和加工效率等。主轴 组件运转时有很多信息是通过振动信号和温度状态等 表现出来，不同故障在振动信号中会以不同形式表现 出来。因此 ，主轴振动信号包含有丰富的运行状态信 息。检测主轴振动信号，利用现代数字信号处理技 术 ，就可以提取主轴的正常和各种故障运行的状态信 息 ，并通过轴心轨迹图、轴心位置图、振动波形图、 频谱图和时频分析图等方式显示出来，由此就可对主 轴动态运行情况进行综合比较分析和评估，并诊断其 结构、装配、轴承、润滑等问题 ，为评价主轴综合性 能进而改进其缺陷提供技术支持。在主轴制造阶段， 利用主轴组件振动分析 ，可以了解其状态并进行相应 修正，给生产提供技术支持；在机床销售阶段，一张 清晰的主轴振动状态图可提高产品信誉度，为销售提 供强有力支持。 目前，国内机床行业对主轴参数检测大多只限制 于静态参数测定，检测方法也比较原始 ，缺乏对主轴 和机床整体性能评估。无法像国外同类产品那样附有 产品出厂振动试验数据，证明其产品质量。此外，我 国机床行业也缺乏针对高速主轴振动检测分析仪器。 主轴检测技术远远落后于国外和台湾地区同行业水 平，已经成为制约我国机床主轴行业发展 的瓶颈之 一 O 事实上，机床主轴部件属于高速旋转件 ，对于此 收稿 日期 2 0 1 1 1 2 2 1 作者简介林学龙，Em a i l l i n x u e l o n g 6 6 6 1 2 6 ． e o m。 类机械设备的振动检测分析已经有比较成熟的技术。 此类技术已经在我国石化、电力、冶金 、航空和交通 等行业获得广泛应用，但在机床行业虽然有一些研 究 ，但总的应用还不是很多的。基于此种现状 ，作者 在同类仪器开发经验基础上 ，进行了便携式机床主轴 组件振动检测仪研制。 1 传感器选取和安装 主轴振动测量通常必须采用非接触式传感器 ，否 则会对主轴振动状态造成影响，降低测量结果的准确 度。在机床主轴组件振动检测仪中，作者采用了3种 类型传感器，即振动传感器 、温度传感器和转速传感 器 。 1 振动传感器。振动监测和故障诊断的关键 问题之一是适当地选择和安装传感器，以便能够获取 有用的机械振动信号。目前 ，振动传感器主要有电涡 流式位移传感器、电容式位移传感器和加速度传感器 等 ，前两种类型是非接触式的，适合于机床主轴振动 信号检测。由于在检测现场存在较强电磁干扰且使用 较长信号电缆，杂散电容对电容式传感器测量结果影 响较大 ，选择电容式传感器是不合适的。电涡流传感 器具有灵敏度高、抗干扰能力强、低频特性好 、响应 速度快 、频带范围宽 0～1 0 k H z 、稳定性和可靠性 高、技术成熟等优点，且在旋转类机械设备振动检测 中获得广泛应用 ，因此选择其作为主轴振动信号检测 传感器。对于旋转设备 ，径向振动测量通常是在 和 第 2 3期 林学龙机床主轴组件便携式振动分析仪设计 1 1 9 Y 方向上安装两个非接触式涡流传感器 ；对于主轴组 件 ，其径向是振动敏感方向，因此可以在主轴径向安 装两个互为 9 0 。 的涡流传感器，以便获取主轴振动信 号 。 2 温度传感器。温度对主轴组件动态性能影 响较大 ，对 于高速 旋转 主轴 ，轴 承是 主要热 源之 一 ， 因此检测轴承温度是必要的。测温传感器种类很多， 但属于非接触式测温传感器类型有限，比较典型的为 红外温度传感器 ，因此选择其作为仪器温度传感器。 目前在市场上可以购买到超小型红外温度传感器，将 其探头伸到主轴前端锥孔 内，且对准轴承对应位置， 就可实现温度检测。 3 转速传感器。转速 检测采用光 电传感器， 它具有结构简单 、响应速度快、可靠性高等优点。在 主轴伸出端贴上一个与背景色较大反差的色块，在对 应位置上安装光电传感器。转子每转一转 ，传感器输 出一个脉冲信号 ，单位时间内脉冲数就是实际转数。 2 仪器硬件系统设计 仪器硬件系统设计采用模块化设计方法。仪器硬 件系统原理结构框图如图 1 所示，它由主机系统、数 据采集系统和电源系统三大部分组成。 阻容 I J 程控 I l 放大 隔 离H 放 大 缓 冲 电路 电路 I I 电路 阻容 l l 程控 l I 放大 隔离 } j 放大 缓冲 电路 l l 电路 l l 电路 阻容 I I 程控 l 1 放大 隔离 放大 缓冲 电路 l |l 电路 电路 阻容 l J 程控 『 l 放大 隔离 } I 放大 缓冲 电路 l l 电路 l J 电路 阻容l l 程控 隔离 放大 堕 。 面 隔离 放大 2 4 位 ∑一 A ADC 放大l l 2 4 位 缓 冲} j Z - A 旦 勋 缓冲 ∑ ． △ i j 一 蘑 速采 集控制平 罴l1 }I sRAM II 时 钟 I I 程 序 与 数 I l 发 生 器 I I 据 存 储 器 I J l l ’ S R A M l I 时钟 l l 配置 接E l 电路『 l 接口电路 l I 接口电 采 集 控 制 接 口 电 路 At e rl a 可编 程片上系统 S OPC 芯片 NI OS ． I I 3 2 位 嵌入式处理器 软核 高速数据 采样控制 I P 核 采样数据存储 器读写I 采 样数据存储器 接 口电路 总 线 接 口 电 路 SRAM 采样 数据存储 器 1 28 M B S D RAM 存储 系统 256 M B Fl a s h 存储 系统 F l a s h存储卡 总 线 接 口 电 路 存储卡 接 口 二二 线驱 动 电5 P o we r P C体 系结构 M PC82 3e 3 2 位 嵌入式 处理器 芯片 调试 与 测试接 口 电路 雏 基于嵌入式 系统 的 主机 系统 d USB 1 3 疆 接 口电路 机机 I． ． I逋佰 【j 接 口 I’ 接 电路 l ；卞 专用键 盘 3 s 键 接 口电略卜 卅 专 用p V 舟 充电接 口 模拟 3 ．3 Vl l模拟． 3 ． 3 v J 』 采样控制平台与主机系统 J l L C D 显示器 l l l 电源电 路J I电源电路l j 3 ． 3 v 电 源电路 I I 1 ． 2 3 ．2 v 可调背 光电源电路I l l 电 源系统 7 ． 2V ／ 9 Ah电池组 使 用硅胶密封在 电池盒内 图 1 机床主轴组件便携式振动分析仪的硬件系统结构框图 1 主机硬件系统设计。关键是嵌入式处理器 持8个存储器区，每个区为 3 2 k B～ 4 G B，且可动态 选择，为此选用 Mo t r o r o l a 公司 P o w e r P C M P C 8 2 3 e ⋯嵌 地配置数据总线宽度 8 、l 6和 3 2位 ，并可以与 人式处理器 。 由于 M P C 8 2 3 e是一 种 内嵌有 双处 理 器 S R A M、 E P R O M、 E E P R O M、 F l a s h 、 D R A M、 E D O 模块芯片，除了高性能 P o w e r P C嵌入式处理器外 ，还D R A M和 S D R A M实现无缝接口。MP C 8 2 3 e 存储空间 提供 了3 2位 R I S C微控制器，具有很强的数字信号处 完全可满足振动分析仪大数据量存储需要。基于低功 理能力，可满足实时数字滤波和信号处理需要，这就 耗设计考虑，仪器的 F l a s h存储器系统由 4片 S a m ． 为振动分析仪开发提供 了硬件基础。从总体设计上 s u n g 公司 6 4 MB N A N D F l a s h存储器 K 9 F 1 2 0 8 X O C组 讲，主机系统是由嵌入式处理器 、存储器系统、输入 成的，S D R A M存储器系统由 4片 H y n i x 公司 1 6 M 输出通道、人机接口、机 一机通信接 口、供电、时钟 1 6位 S D R A M存储器 H Y 5 7 V 5 6 1 6 2 0 B L T S I 组成的。 和复位电路组成的。 ②人机接 口系统设计。M P C 8 2 3 e内置有 L C D控 ① 存储器系统设计。M P C 8 2 3 e 存储器控制器支 制器 ，可直接外接 8 0 0 6 0 0彩色 T F T L C D模块 ，完 竺 竺 一 1 2 0 机床与液压 第 4 0卷 全可满足振动分析仪 图形用户界面 G U I 设计需 要。基于低 功耗设 计考虑，L C D选用 S H A R P公 司 8 0 06 0 0彩 色 T F r I 1 - L C D模 块 ，并将 C C F T背 光 源改 用 自行 研 制 的 低 电 压 低 耗 L E D 背 光。此 外 ， MP C 8 2 3 e 允许采用 5 种键盘接 口方案，即 U S B接口、 I C接 口、并 行 I ／ 0 口、P C M C I A 接 口和 S P I 接 口 ， 仪器采用专用键盘设计方案。 ③ 机 一机通信接口系统设计。M P C 8 2 3 e主要优 势之一是其内嵌有丰富的通讯控制器，不仅提供通用 的 U S B 、S P I 和 1 2 C控制器 ，而且还提供多个可编程 串行通 讯控 制 器 S C C 、多个 串行管 理 控制 器 S MC 和带有时隙分配器的串行接口。如此丰富的 通信接口，可为振动分析仪数据传输 、网络通信提供 非常灵活的连接方式。例如，可利用 U S B接 口实现 振动记录数据转存和离线数据传输，利用 E t h e r n e t 接 口实现仪器与计算机的快速数据传输等。 ④ 供电、时钟和复位电路设计。MP C 8 2 3 e提供 4种类型的电源引脚分别对应其内部4个电源电平面 或电源轨道，且具有7种省电模式，这就为电池供电 系统设计提供多种省电设计方案。提供有 3种复位引 脚，且具有 5 种复位功能。在硬复位时，其还可通过 硬件复位配置字 来编 程配 置基 于 M P C 8 2 3 e的嵌 入式 系统硬件结构。MP C 8 2 3 e 提供 2 种时钟引脚 ，分别与 其内部系统锁相环 S P L L 提供高频 3～ 5 M H z 和低频 3 0～5 0 k H z 时钟。由于 M P C 8 2 3 e 采用低 频输入时钟经过内部 S P L L倍频后获得高频 最高 7 5 MH z 操作时钟，因此 可大大地提高系统 电磁兼容 性。此外 ，MP C 8 2 3 e 还提供上电复位时钟模式配置 引脚 ，这为系统主频初始化配置提供了灵活的解决方 案。基于上述特性 ，可以很容易设计出相应电路。 2 数据采集系统设计。仪器数据采集系统设 计关键是振动信号数据采集通道设计。但是，此采集 通道设计必须依照机器振动信号特性。根据振动信号 频率可以粗略估计故障部位 ，因此可以按振动频率高 低进行分类。按频率大小可将振动分为① 低频振 动 5 倍工频以下，如转子不平衡、不对 中、轴弯 曲、松动和油膜振荡等故障 ；② 中频振动 1 k H z 左右 ，如齿 轮故障振动 等 ；③ 高频振 动 大 于 1 k H z ，如滚动轴承损伤振动等 。由于振动分析仪分 辨率主要取决于数据采集系统的动态范围和频带宽 度 ，即振动信号数据采集通道 的动态范围和频带宽 度。基于此设计考虑，作者设计了如图 2 所示的模拟 输入通道电路 ，其由前置放大电路、放大缓冲电路和 A D C电路组成的。 图2 振动信号数据采集通道电路原理图 基于低功耗高精度设计考虑，前置放大电路由低 辨率性能。 功耗精密仪用放大器 I N A 1 2 8和低功耗 4通道精密模 基于未来发展需要 ，设计了6个完全独立的振动 拟多路选择开关 A D G 6 0 4组成 的，其增益设计为 4 数据采集通道。根据高速振动信号数据采集要求 ，为 档，分别为 0 、 2 4 、3 6和4 8 d B 。为了降低功耗和噪 这 6 个通道设计了专用高速采集控制器。高速采集控 声，放大缓冲电路选用低功耗精密单电源差分高分辨 制器的核心采用 A h e r a 公 司 C y c l o n e系列 S O P C芯片 率 A D C驱动器 A D A 4 9 4 1 ． 1 。A D C是振动信号采集系 E P 1 C 2 0 ，其内嵌有 N I O S ． I I 3 2位微处理器软核，也 统关键器件 ，其性能直接影响仪器的动态范围和频率 是一种低功耗器件。此外 ，仪器还具有温度和转速数 特性。因此 ，选用 超 低 功 耗 高性 能 2 4位 ∑一△ 据采集通道，限于篇幅从略。 A D C A D 7 7 6 6 2 ，它具有不小于 1 1 0 d B高动态 范 3 电源 系统设计 。电源 系统 采 用基 于 D C - D C 围和0～1 5 k H z 宽带频率特性 ，从而保证了仪器高分 隔离变换模块的分布供电方式 见图 1 底部 ，这样 第 2 3期 林学龙 机床主轴组件便携式振动分析仪设计 1 2 1 可降低电源对系统的干扰。通过仪器的静态低功耗设 计，整机系统工作电压为 3 ． 3 V，实测最大工作 电流 为 1 ． 2 A，整机功耗小于等于 4 w，完全符合便携式 仪器电池供电要求。此外，还采用动态低功耗设计技 术，使整个系统在不进行数据采集时一直运行于低功 耗运行状态。当使用 7 。 2 V ／ 9 A h镍氢电池组时，仪 器可连续工作时间超过 4 h ，若采用 间歇工作方式， 其工作时间可达到6～ 1 0 h ，完全满足现场测试需要。 3 仪器软件系统设计 仪器软件系统采用模块层次化设计方法 。仪器 软件系统结构框 图如图 3所示，它主要是 由嵌入式 L i n u x 操作系统、G U I 平台、振动检测分析软件系统 和数据库组成 。 第五层 J ＼ I 定 制 应用 程 序数 据库 D L i b l 应 用 I 图形 界 面图 像 库 I 系 统参 数 库I 振 动 信号 记 录波形 数 据库 I 默 认 参数 库I 说明 书 文本 库 I ＼ 广 一 数 据库 1 ／ ．． ， ． ． ． 体 第四 层 I 仪器 探 测 、 分析 、 处理 与诊 断的 定 制 应用 程 序 I I A I 系 应用 l振动采 I文件管 l波形显 l编辑处 f分析处 l滤波处 l诊断处 l向导诊 l常用工 I使用帮 l 其他 l 结 程序 l集软件 l理软件 l示软件 l理软件 l理软件 I理软件 l理软件 l断软件 l具软件 I助软件 i 软件 l 、 r 一 构 可 裁 第三层 j ＼ l ， 用 户 图 形 界 面 G U I 平 台 I 1 分 析 处 理 与 诊 断 算 法 库 s L l B ． 1 剪 应用 组 件 1 ／ U l 系 统 应 用 程 序 s A l l c 链 接 库 G L IB l U ＼ 组 件 ． ． ． 的 层 第二 层 f ． 应 用 程 序 接 口 ‘ A P I ． I 次 L i n u x I 文 件系 统 F s I I 存 储系 统 M s f I进 程调 度系 ，统 P s s I I 设 备系 统 D s I I 网 路 系统 N I ， 化 内核 体 I 板级 支持 包 B S P I 系 结 L j 构 第一层 l l I 引 导 加 载 程 序 B o o tL o a d e r l l 监 控 程 序 M o n ito r l I I 引 导 加 载程 序 I 板级驱动程序 B o a r d D r i v e r l 一 图3 机床主轴组件便携式振动分析仪的软件系统结构框图 1 嵌人式 L i n u x 操作系统设计。嵌入式 L i n u x 3 振动检测分析软件系统设计。它是软件系 操作系统是由嵌入式 L i n u x 内核及其交叉开发环境组 统开发的最后一个环节，也是面向用户展示仪器性能 成的。嵌入式 L i n u x内核通常由标准 L i n u x内核经过 与功能的关键部分。就基于平台的应用程序系统设计 裁剪和局部修改而来。用户可根据需要配置，剔除不 而言，最重要不是代码编程问题，而是如何充分利用 需要的服务功能、文件系统和设备驱动。经过裁剪压 已经建立的平台资源，构建一个符合实际应用需要、 缩后的内核一般只有 3 0 0 k B左右 ，十分适合于嵌入 最佳的应用程序系统体系结构。 式设备。因此 ，在振动分析仪开发中，作者采用经过 在振动检测分析软件系统中，振动信号分析与处 裁剪的嵌入式 L i n u x内核作为操作系统。此外，在嵌 理算法是其核心，为了保证算法程序独立性和通用 人式 L i n u x中，B o o t l o a d e r 是不可缺少，为此作者配 性，将振动记录数据的编辑与预处理、分析、滤波与 置了一套专用 B o o t l o a d e r 引导加载程序 ，作为软件系 诊断算法程序从应用程序系统中独立出来 ，构建专门 统的底层。 的算法库组件，如图 5 所示。 2 图形用户界面 G U I 平台设计。G U I 平 在振动检测分析软件系统设计过程中，仍然采用 台是振动分析仪应用软件 图形化界面设计的基础 。 层次模块化设计方法，将整套软件系统划分为 8个大 虽然有多种成熟开源嵌入式 L i n u x G U I 平 台可供选 层次，即数据采集 、文件管理、波形显示、编辑处 择 ，但这些 G U I 平台都是通用 G U I 系统，即使经裁 理、分析处理、滤波处理 、故障诊断和向导诊断。每 减后也占用较大存储空间，更重要 的是其不具备振 个层次在仪器图形界面上对应一项菜单 ，同一层次中 动分析仪 G U I 所需要的一些基本 图形函数和显示组 每一个功能模块对应菜单中的每一个可执行菜单项 ， 件。为此，作者在剖析 M i c r o Wi n d o w和 X - Wi n d o w等 由此清晰地体现整套振动检测分析软件的功能系统， G U I 系统的体系和模块结构 的基础上 ，建立一套振 也给应用产品开发组的各程序员代码编程提供了极大 动分析仪专用的小型 G U I 平 台系统 ，其体系结构如 方便。同时 ，还可将后 7层次抽取出来构成独立的处 图4所示。 理与解释软件系统产品。 1 2 2 机床与液压 第 4 0卷 第五层 Gu ， 平台的应用程序接 口 G ， 用户 接 口层 选辑 择 ⋯求 。 。、 I绘 图 请 求 体 系 第四层 双相 单相 振幅谱 相位谱 时频谱 二 维 三维 运行轨 文本 图文 简单 高级 结 图形 波形 波形 显示器 显示器 显示器 图形 图形 迹 曲线 文本 文本 一 显示器 显示器 显示器 显示器 显示器 显示器 浏览器 浏览器 ＼ r 一 构 编辑器 编辑器 _ __ _ _ 可 指 令 1 指 令 绘 图 请 求 、 图 请 求 裁 屏幕绘制核心函数 剪 第 三层 组 图形 键盘 鼠标 触摸屏 基本 剪裁 布尔 调色板 灰度 各种格 各种格 不 同字 不同字 件 信息 信息 信息 图形 映射 映射 式 图形 式图像 体字符 体汉字 的 引擎层 操作 操作 层 处理 处理 处理 绘制 函数 函数 处理 处理 显示操 显示操 显示操 显示操 函数 函数 函数 函数 函数 函数 作函数 作函数 作 函数 作函数 次 化 第 二 层 指 r 指 令 1 r 指 令 1 r l l 绘制 原语 体 设备 I 键盘驱动程序 l 鼠标驱动程序 l 触摸屏驱动程序 显示屏驱动程序 系 结 驱动层 指令解释 f 指令解释 f 指令解释 绘制原语解释 构 ’ l I 第 一 层 指 令信息I l 指令 信息l l 指 令信息 I l 1 I 绘制 信息 硬 件 J ＼ l 键盘 I 1 鼠 标 1 I 触摸屏 彩色L C D 显示屏 设 备层 - - 4 图4 机床主轴组件便携式振动分析仪的 G U I 平台结构 振 动记 录波 形故 障诊 断算 法 第四层 不平衡故障诊断算法 裂纹 不对中故障诊断算法 其他 L 故障 j 轴弯 曲 质量偏心 故障 联轴器不对中故障诊断算法 轴承不对中故障诊断算法 其他故 故障 诊断 故障诊 故障诊断 诊断 平行不对中 l偏角不对中 平行偏角不对中 偏角不对中 1 标高变化故 障诊断 诊断 断算法 算法 算法 故障诊断算法l 故障诊断算法 故障诊断算法 故障诊断算法l 障诊断算法 算法 算法 一 一 体 波形 数据滤 波 算法 系 一 维时域滤波 算法 一维频域滤波算法 时频滤波算法 结 第 三层 _ 随机信 相 关 止 构 滤波 理想 线性镶 余弦镶 三角镶 理想 线性镶 余弦镶 三角镶 小波 时频 分段 其他滤波 。 ●● - ● - 处 理 褶 积 边 褶积 边褶 积 边 褶积 频 域 边频 域 边频 域 边频 域 滤 波 滤波 时频 号时频 滤 波 可 滤 波 滤波 滤 波 滤波 滤 波 滤 波 滤 波 滤波 滤波 滤波 算 法 算法 算法 算法 算 法 算 法 算 法 算法 算法 算法 算法 算法 裁 算法 算 法 剪 组 件 振动 记录 波形 数据分 析 算法 层 第二层 频谱分析算法 小波分析算法 时频分析算法 轴心 全息谱 次 分 析 J 轨迹 位置 分析 算法 相 关 L 化 F F T F F T I 平 均 振 正 变换 反 变 换 正变 换 反变 换 分 析 分析 二维 l 三维 分析 其他分析算法 r 体 处理 反变换l 幅谱分 算法 算法 算法 算法 算法 算法 算 法I 算法 系 正变 换 算法 算法 算法 I 析 g t 法 l 结 一 I 构 振动记录波形数据编辑与预处理算法 第 一 层 波形编辑算法 波形预处理 叠加算法 L 编辑 其他 处理 波形切 异常值 反相 零飘校 线性插值二次 抛物线插值二 微分 积分 手工叠加 自动叠加 算法 除算 法 剔 除 算法 正 算法 采样算 法 次 采样算 法 算 法 算 法 合 成算 法 合 成算 法 图 5 机床主轴组件便携式振动分析仪的算法库结构 4结束语 机床主轴组件便携式振动分析仪开发采用基于嵌 入式系统的模块化和层次化设计方法，不仅使仪器软 硬件系统的体系结构清晰和简化，而且使复杂系统开 发变得简单和快捷 ，同时还有利于项 目 组开发者之间 的协作以及后续的修改和升级。 文中所研制的机床主轴组件便携式振动分析仪， 融合了先进的嵌入式系统技术、现代数字信号处理技 术和旋转机械振动故障诊断技术 ，可以用于诊断的故 障包括轴弯曲和质量偏心 、轴裂纹、联轴器不对中 和轴承不对中。 参考文献 【 1 】 M o t o r o l a ， I n c ． P o w e r P C M P C 8 2 3 e R e f e r e n c e M a n u a l [ M] ， 2 0 0o． 【 2 】 林学龙． 高分辨率低功耗浅层地震勘探仪器的研究与实 现[ D] ． 上海 上海大学 ， 2 0 0 8 ．