基于LabVIEW的船舶艙室甲板虛擬振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李 彤 洪 明 周 力

大連理工大學(xué)船舶工程學(xué)院，遼寧大連116024

基于LabVIEW的船舶艙室甲板虛擬振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李 彤 洪 明 周 力

大連理工大學(xué)船舶工程學(xué)院，遼寧大連116024

針對(duì)船舶艙室甲板的結(jié)構(gòu)振動(dòng)特點(diǎn)，結(jié)合有關(guān)船舶艙室的甲板結(jié)構(gòu)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)文件，運(yùn)用于虛擬儀器環(huán)境軟件LabVIEW系統(tǒng)，開發(fā)針對(duì)船舶艙室的甲板結(jié)構(gòu)振動(dòng)虛擬測(cè)量分析及評(píng)價(jià)系統(tǒng)。通過對(duì)實(shí)船艙室甲板的振動(dòng)測(cè)試，對(duì)比分析該系統(tǒng)結(jié)果與傳統(tǒng)模擬振動(dòng)測(cè)試分析儀VA－10的測(cè)試結(jié)果，認(rèn)為該虛擬測(cè)試系統(tǒng)具有較好的可靠性和較高的精度，能較好滿足工程測(cè)試的需要。在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上可以擴(kuò)展進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)的運(yùn)行模態(tài)分析功能的搭建，成為航行振動(dòng)評(píng)價(jià)及有害振動(dòng)診斷的工具。

結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)試；虛擬儀器；LabVIEW；振動(dòng)信號(hào)分析處理

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，以及這些技術(shù)在測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用，測(cè)量?jī)x器依次出現(xiàn)了數(shù)字化儀器、智能化儀器和虛擬儀器。虛擬儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)控技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它一般由信號(hào)調(diào)制設(shè)備、數(shù)據(jù)采集設(shè)備以及基于PC機(jī)的虛擬儀器軟件構(gòu)成。虛擬儀器可由用戶按自己的實(shí)際要求自行定義和設(shè)計(jì)，而且可以根據(jù)實(shí)際需要添加、修改各項(xiàng)功能，使用起來非常靈活。虛擬儀器的功能主要由軟件實(shí)現(xiàn)，不僅能執(zhí)行傳統(tǒng)儀器的功能，還能執(zhí)行傳統(tǒng)儀器無法實(shí)現(xiàn)的許多功能。此外，虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器相比，避免了傳統(tǒng)儀器將測(cè)試功能固化在硬件中無法修改的弊病，從而使其通用性、可修改性和可移植性有了很大改善，同時(shí)在成本上比傳統(tǒng)儀器降低了許多。目前在這一領(lǐng)域內(nèi)，LabVIEW是使用較為廣泛的計(jì)算機(jī)開發(fā)工具。

本文首先介紹虛擬儀器及其系統(tǒng)的構(gòu)成、軟件開發(fā)平臺(tái)以及虛擬儀器的應(yīng)用，然后介紹系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)開發(fā)過程中，結(jié)合船舶在海上正常航行時(shí)艙室甲板振動(dòng)的特殊環(huán)境，有針對(duì)性地開發(fā)了船舶艙室甲板結(jié)構(gòu)振動(dòng)的虛擬振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)。在相關(guān)模塊開發(fā)過程中，參考了船體振動(dòng)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)文件ISO 6954（2000）等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)文件對(duì)振動(dòng)測(cè)量的要求，使模塊開發(fā)更加專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化。最后通過對(duì)實(shí)船艙室甲板的振動(dòng)測(cè)量，對(duì)比分析了該系統(tǒng)結(jié)果與傳統(tǒng)模擬振動(dòng)測(cè)試分析儀VA－10的實(shí)船測(cè)試結(jié)果。通過比較認(rèn)為該虛擬測(cè)量系統(tǒng)具有較好的可靠性和較高的精度，能較好滿足工程測(cè)試的需要。

2 基于LabVIEW的虛擬儀器系統(tǒng)構(gòu)成

基于LabVIEW的虛擬儀器系統(tǒng)由被測(cè)對(duì)象、傳感器、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡以及裝有虛擬儀器軟件的計(jì)算機(jī)構(gòu)成。安置在被測(cè)對(duì)象上的傳感器將被測(cè)對(duì)象的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理器的濾波和放大后將信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡經(jīng)過采樣、濾波和A／D轉(zhuǎn)換后將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并傳遞給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)通過驅(qū)動(dòng)程序獲取數(shù)據(jù)，并交給調(diào)用的LabVIEW虛擬儀器軟件進(jìn)行相應(yīng)處理。本文工作就是針對(duì)船舶結(jié)構(gòu)振動(dòng)及相應(yīng)的ISO標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)編制基于LabVIEW虛擬儀器軟件平臺(tái)的船舶航行結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。

3 基于LabVIEW的船舶艙室甲板虛擬振動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目前，虛擬測(cè)試分析儀主要是基于數(shù)據(jù)采集卡的PC－DAQ系統(tǒng)，其構(gòu)成如圖1所示，主要由硬件設(shè)備和應(yīng)用軟件兩大部分構(gòu)成，硬件設(shè)備核心是PC機(jī)以及I／O接口設(shè)備。接口設(shè)備一般為基于PC機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的ISA采集卡、PCI采集卡以及目前應(yīng)用越來越廣泛的USB數(shù)據(jù)采集卡。數(shù)據(jù)采集卡一般是高性能、高集成度及多通道集成電路板卡設(shè)備，一般由邏輯控制器、存儲(chǔ)器、采樣保持器、A／D轉(zhuǎn)換器、放大器、濾波器以及多路選擇開關(guān)等構(gòu)成的單片機(jī)系統(tǒng)或是嵌入式系統(tǒng)。當(dāng)前隨著USB接口使用的日益廣泛，基于USB接口的數(shù)據(jù)采集卡成為數(shù)據(jù)采集設(shè)備的主流。USB采集卡除了具有高速、方便和靈活的特點(diǎn)外，還具有獨(dú)立供電、抗電磁干擾強(qiáng)及支持多媒體等以往接口所沒有的優(yōu)點(diǎn)，很好地解決了其他一些總線接口在安裝、速度以及接口數(shù)量限制等方面存在的問題。

本文主要針對(duì)基于LabVIEW下船舶艙室甲板振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的一些重要參數(shù)指標(biāo)的軟件獲得及評(píng)價(jià)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)可分為主模塊、信號(hào)采集模塊以及信號(hào)分析處理模塊，此外根據(jù)實(shí)際需要可以添加相應(yīng)的功能模塊。

圖1 基于采集卡的虛擬儀器系統(tǒng)構(gòu)成

3.1 信號(hào)分析處理功能模塊流程的設(shè)計(jì)

信號(hào)分析處理功能模塊是虛擬測(cè)試分析儀的核心模塊，通過該模塊的分析處理可以得到測(cè)試者所要的結(jié)果。該模塊包含各種時(shí)域分析和頻域分析功能。由于信號(hào)分析處理主要在時(shí)域、頻域或時(shí)頻域內(nèi)進(jìn)行，所以系統(tǒng)在程序編制時(shí)采用模塊化方式，將各個(gè)功能模塊分別編制成為獨(dú)立的子VI（虛擬儀器），通過系統(tǒng)主面板分別調(diào)用，獨(dú)立運(yùn)行。在LabVIEW程序設(shè)計(jì)中，一個(gè)VI由前面板和程序流程圖兩部分組成，所以VI的設(shè)計(jì)也要從前面板設(shè)計(jì)和程序流程圖設(shè)計(jì)兩方面進(jìn)行。其中前面板等效于傳統(tǒng)測(cè)試儀器的控制面板，程序流程圖等效于傳統(tǒng)測(cè)試儀器內(nèi)部硬件電路［1］。

本系統(tǒng)時(shí)域分析模塊流程的外層是一個(gè)While結(jié)構(gòu)，類似C語言中Do－While選擇分支結(jié)構(gòu)，使用While結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)在前面板創(chuàng)建Stop布爾控件，使用該控件可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)的運(yùn)行啟動(dòng)或停止。由于各種分析功能對(duì)應(yīng)于不同的處理算法，所以在While循環(huán)內(nèi)部使用了Case結(jié)構(gòu)，使每種分析功能對(duì)應(yīng)Case的一個(gè)分支。LabVIEW的Case結(jié)構(gòu)類似于C語言中的Switch－Case結(jié)構(gòu)，根據(jù)Switch值來決定程序進(jìn)入不同分支流程。Case結(jié)構(gòu)的各個(gè)分支為各種時(shí)域分析功能的具體算法，一般把算法功能封裝成獨(dú)立的VI，然后添加到Case分支中去，這樣可以方便其他模塊調(diào)用該算法。例如在本系統(tǒng)中將相關(guān)分析封裝成獨(dú)立子VI，通過時(shí)域分析的菜單可以方便調(diào)用，如圖2所示。

在本系統(tǒng)中，主要通過LabVIEW中的Signal Processing功能子VI設(shè)計(jì)了包括相關(guān)分析、FFT頻譜分析等時(shí)域和頻域的分析功能模塊。

3.2 經(jīng)典的FFT譜估計(jì)法

在船舶正常航行的條件下，輸出振動(dòng)信號(hào)的自功率譜反應(yīng)了其結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性，在固有頻率或激勵(lì)頻率處有相對(duì)明顯的響應(yīng)峰值。分析船舶甲板振動(dòng)響應(yīng)的自功率譜時(shí)，一般利用FFT快速傅里葉變換算法實(shí)現(xiàn)［2］。計(jì)算機(jī)要使用傅里葉變換，首先要將傅里葉變換離散化。使用A／D轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，將連續(xù)的模擬信號(hào)x（t）進(jìn)行離散化，得到以Dt為間隔的量化序列值，再將得到的離散化的序列值進(jìn)行FFT變換。下面給出理論推導(dǎo)過程。

圖2 相關(guān)分析子模塊前面板示意圖

傅里葉變換級(jí)數(shù)表達(dá)式：

傅里葉逆變換級(jí)數(shù)表達(dá)式：

其離散表達(dá)式為：

式中，T為采樣周期；N為采樣量；Dt為采樣間隔；fs為采樣頻率；Df為頻率分辨率。

T為分析信號(hào)采樣的時(shí)間長(zhǎng)度，可以看出，在采樣頻率fs確定的情況下，信號(hào)變換長(zhǎng)度越大或者采樣點(diǎn)數(shù)越多，頻率分辨率Df越小，分辨能力就越好。但是采樣頻率增高和采樣點(diǎn)數(shù)的增多會(huì)使測(cè)試的數(shù)據(jù)量增加，運(yùn)算增大，從而降低測(cè)試的效率，所以在這些參數(shù)的設(shè)置上應(yīng)根據(jù)實(shí)際給予權(quán)衡。

由式（3）可知，N個(gè)頻域數(shù)據(jù)離散傅里葉算法（DFT）所需乘法運(yùn)算是N2次，而計(jì)算機(jī)做乘法運(yùn)算比做加法運(yùn)算慢得多，若采樣數(shù)據(jù)很多，勢(shì)必會(huì)造成離散傅里葉算法的速度大大降低。FFT算法是離散傅里葉變換的一種快速算法，現(xiàn)在發(fā)展了多種形式，目前應(yīng)用最廣泛的是基－2算法。基－2算法要求采樣數(shù)據(jù)為2的整數(shù)次冪，即要求N= 2L及為L(zhǎng)正整數(shù)。這種算法是利用離散傅里葉變換的周期性和對(duì)稱性，減少乘法和加法的運(yùn)算次數(shù)以達(dá)到快速運(yùn)算的目的［3］。由于加法的運(yùn)算時(shí)間比乘法的運(yùn)算時(shí)間短得多，僅以乘法來比較兩種算法的時(shí)間：

若N=1 024=210，可得2N／（log2N）=2×1 024／10≈200?？梢姡贜=1 024時(shí)，F(xiàn)FT所用時(shí)間僅為DFT所用時(shí)間的1／200。由于FFT算法只是對(duì)DFT算法的優(yōu)化，其數(shù)學(xué)過程不再贅述。

3.3 基于FFT的頻譜分析儀的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于船舶正常航行時(shí)，艙室甲板的振動(dòng)激勵(lì)主要來自于螺旋槳的葉頻、倍葉頻以及主機(jī)的各個(gè)諧次，所以其振動(dòng)的頻率范圍屬于低頻［4］。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)ISO相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，主要考慮1～100 Hz頻率范圍的振動(dòng)，實(shí)際設(shè)計(jì)的頻譜范圍應(yīng)該高于100 Hz，本系統(tǒng)取到200 Hz左右。為了防止信號(hào)的混跌，除了采用必要的前置濾波器之外，采樣頻率的設(shè)置也很重要。在滿足采樣定理的要求下，一般設(shè)置為信號(hào)最高頻率的3～6倍，實(shí)驗(yàn)中本系統(tǒng)采用500 Hz的采樣頻率。讀取信號(hào)后，振動(dòng)時(shí)域信號(hào)顯示在示波器中，如圖3所示。去除噪聲部分較大的無用信號(hào)，截取后信號(hào)加窗、濾波，利用FFT的頻譜分析模塊可以得到信號(hào)的頻譜圖，如圖4所示。

圖3 FFT頻譜分析子模塊時(shí)域波形圖

圖4 FFT頻譜分析子模塊頻域波形

實(shí)測(cè)中，采樣信號(hào)只是所測(cè)連續(xù)信號(hào)的截?cái)?，這將不可避免地引起譜泄漏，克服譜泄漏的一種方法是無限延長(zhǎng)采樣周期，這樣FFT就能算出正確的頻譜，但這樣在實(shí)際中無法做到［5］。另一種方法是加窗，將采樣信號(hào)與窗函數(shù)相乘，窗函數(shù)的幅度變化很平滑，并且在邊緣處逐漸趨近于0，信號(hào)的不連續(xù)性將大大減小，從而降低了譜泄漏。LabVIEW 8.2中的窗函數(shù)調(diào)用途徑位于Functions＞Signal Processing＞Filters模板。

3.4 基于ISO 6954（2000）的船舶適居性評(píng)價(jià)子模塊實(shí)現(xiàn)

根據(jù)ISO 6954（2000）標(biāo)準(zhǔn)文件所述，使用該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)船舶不同區(qū)域進(jìn)行分級(jí)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮取得利益雙方（如船廠和船東）的認(rèn)同，再進(jìn)行船舶適居性評(píng)價(jià)。表1給出了客艙、船員居住區(qū)和工作區(qū)3個(gè)不同區(qū)域嚴(yán)重振動(dòng)的下限值和輕微振動(dòng)的上限值，這些限值以1～80 Hz全頻率計(jì)權(quán)加速度（mm／s2）均方根值和全頻率計(jì)權(quán)速度（mm／s）均方根值的形式給出，本模塊以該數(shù)據(jù)作為評(píng)價(jià)基準(zhǔn)進(jìn)行開發(fā)。

表1 不同評(píng)價(jià)區(qū)域1～80 Hz加權(quán)有效值評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［6］

根據(jù)ISO 2631中提供的權(quán)值表［7］，對(duì)FFT測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行1～80 Hz全頻率計(jì)權(quán)均方根值的計(jì)算。下面是本文給出船舶甲板某一測(cè)點(diǎn)在某一方向上的全頻率計(jì)權(quán)均方根值的算法：

式中，fw為測(cè)點(diǎn)全頻率計(jì)權(quán)均方根值；N表示該測(cè)點(diǎn)測(cè)得N個(gè)頻率；Wa為第a個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的權(quán)值；fd（a）為FFT測(cè)得的第a個(gè)頻率對(duì)應(yīng)值。對(duì)于加速度或速度作為輸入值，式（5）均可適用。

通過式（5）計(jì)算之后的全頻率計(jì)權(quán)均方根值與表1進(jìn)行比較，在不同的區(qū)域只要判斷該測(cè)點(diǎn)全頻率計(jì)權(quán)均方根值是否滿足在該區(qū)域輕微振動(dòng)的上限值之下或者輕微振動(dòng)的上限值與嚴(yán)重振動(dòng)的下限值之間便可以判斷該點(diǎn)是否滿足適居性的要求，從而對(duì)該區(qū)域是否滿足船舶適居性的要求做出評(píng)估。船舶適居性評(píng)價(jià)子模塊程序流程如圖5所示。

4 實(shí)船振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比分析

根據(jù)前文闡述的基本理論和實(shí)驗(yàn)方法，并參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對(duì)“勝海10”油田多用途船航行振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。數(shù)據(jù)采集過程中同時(shí)使用VA－10型號(hào)模擬振動(dòng)分析儀和本系統(tǒng)對(duì)相同測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)測(cè)量后的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。進(jìn)行艙室振動(dòng)測(cè)量時(shí)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，海況應(yīng)在3級(jí)或3級(jí)以下，水深應(yīng)該不小于吃水的5倍深度，螺旋槳應(yīng)全部浸沒水中，主機(jī)輸出功率應(yīng)保持恒定，船舶應(yīng)保持自由直線航行。根據(jù)船東和船廠的要求對(duì)船舶尾部結(jié)構(gòu)、甲板結(jié)構(gòu)及艙室的相應(yīng)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了振動(dòng)測(cè)量。

由于測(cè)點(diǎn)比較多，本文選取主甲板右舷垂向振動(dòng)頻譜、主甲板左舷垂向振動(dòng)頻譜、輪機(jī)長(zhǎng)室垂向振動(dòng)頻譜和船長(zhǎng)室垂向振動(dòng)頻譜［8］對(duì)VA－10振動(dòng)分析儀和本系統(tǒng)測(cè)得結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如圖6～圖13所示。

由于本試驗(yàn)所用的VA－10振動(dòng)分析儀經(jīng)過中國(guó)計(jì)量研究院標(biāo)定，并獲得檢測(cè)通過，現(xiàn)以VA－10振動(dòng)分析儀測(cè)得數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)，對(duì)比分析本系統(tǒng)中艙室與甲板振動(dòng)頻譜分析子模塊得到數(shù)據(jù)與VA－10測(cè)得數(shù)據(jù)之間的誤差如表2、表3。

表2 主甲板左、右舷垂向振動(dòng)速度共振峰值（mm／s）

表3 輪機(jī)長(zhǎng)室和船長(zhǎng)室垂向振動(dòng)速度共振峰值（mm／s）

通過數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)速度幅值比較高時(shí)，本系統(tǒng)數(shù)據(jù)與VA－10測(cè)得數(shù)據(jù)的誤差較小，具有較高精度。當(dāng)測(cè)得速度幅值較小時(shí)，本系統(tǒng)數(shù)據(jù)與VA－10測(cè)得數(shù)據(jù)的誤差較大，但是誤差均在3%以下，測(cè)得結(jié)果仍可接受。

5 結(jié)論

基于LabVIEW的船舶艙室及甲板虛擬振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的建立，使用于船舶振動(dòng)測(cè)量的儀器不僅僅是功能單一的專用儀器，而是由基本數(shù)據(jù)采集硬件和軟件有效結(jié)合的完整測(cè)量系統(tǒng)，其特點(diǎn)包括：

1）系統(tǒng)針對(duì)船舶艙室甲板這一特殊環(huán)境，以ISO 6954等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)文件作為參考進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，專業(yè)特點(diǎn)比較突出。此外，其結(jié)構(gòu)具有良好的開放性、可擴(kuò)充性，用戶可根據(jù)測(cè)試的需要，自行擴(kuò)充數(shù)據(jù)采集通道，自行定義或修改數(shù)據(jù)處理的功能模塊。

2）功能較強(qiáng)大，開發(fā)成本較低。對(duì)于傳統(tǒng)的振動(dòng)測(cè)試儀器，例如丹麥B＆K公司，日本RION公司等生產(chǎn)的通用振動(dòng)測(cè)試儀器，價(jià)格從幾萬元到幾十萬甚至上百萬人民幣不等，而且軟件一般固化在系統(tǒng)硬件中，專業(yè)性不強(qiáng)，用戶不能自行修改以達(dá)到專門針對(duì)某一領(lǐng)域測(cè)試的要求。本系統(tǒng)除了針對(duì)艙室甲板振動(dòng)的頻譜分析模塊之外還提供了相關(guān)分析及數(shù)字濾波功能，如果需要還可以提供模態(tài)分析等更加復(fù)雜的功能模塊。系統(tǒng)功能可以根據(jù)需要進(jìn)行添加和修改，方便快捷，但成本卻很低，這是傳統(tǒng)儀器所不能達(dá)到的。

3）較好地縮短了開發(fā)周期。由于LabVIEW提供豐富的硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，而且具有DAQ庫(kù)和高級(jí)信號(hào)分析庫(kù)等函數(shù)庫(kù)，同時(shí)還提供了與C語言、MATLAB等軟件相應(yīng)的接口，使得設(shè)計(jì)者對(duì)系統(tǒng)開發(fā)的重點(diǎn)放在所要實(shí)現(xiàn)的功能算法上，而不是從硬件到軟件進(jìn)行一系列周密而復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。開發(fā)者一般確定了算法就能較快設(shè)計(jì)出相應(yīng)的功能模塊，并能方便地進(jìn)行調(diào)試，驗(yàn)證算法可行性，同時(shí)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和改進(jìn)算法，最終得到滿足要求的功能模塊。

4）通過實(shí)船測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)虛擬振動(dòng)分析儀模塊的精度可以滿足工程要求，此外根據(jù)工程需要，可以設(shè)計(jì)達(dá)到更高的精度。另外，在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上可以擴(kuò)展進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)的運(yùn)行模態(tài)分析功能的搭建，使其成為船舶航行振動(dòng)評(píng)價(jià)及有害振動(dòng)診斷的完整系統(tǒng)。

［1］趙峰，熊茂華.基于虛擬儀器的頻譜分析儀設(shè)計(jì)［J］.國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2004，23（3）：5－7.

［2］易良榘.簡(jiǎn)易振動(dòng)診斷現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

［3］李德葆.實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析及其應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，2001.

［4］姚熊亮.船體振動(dòng)［M］.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2004.

［5］張令彌.振動(dòng)測(cè)試與動(dòng)態(tài)分析［M］.北京：航空工業(yè)出版社，1992.

［6］ISO 6954：2000（E）.Mechanical vibration— Guidelines for the measurement，reporting and evaluation of vibration with regard to habitability on passenger and merchant ships［S］.ISO，2000.

［7］ISO 2631－2：2003（E）.Evaluation of human exposure to whole－body Vibration— Part 2：Vibration in buildings（1Hz to 80Hz）［S］.ISO，2003.

［8］洪明，姜大正，李彤.勝海10航行船體結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量報(bào)告［R］.大連：大連理工大學(xué)，2007.

Design of Virtual Instrumental System to the Measure Vibration of Ship Deck Structures by LabVIEW

Li Tong Hong Ming Zhou Li
School of Naval Architecture，Dalian University of Technology，Dalian 116024，China

This paper develops a virtual analysis and evaluation system for the vibration of ship deck structures by using the virtual instrumental software of LabVIEW，considering the vibration characteristics of such structures and implementing the related ISO standards and codes.Through the deck vibration test onboard，the results are compared to those obtained from conventional vibration measurement instrument VA－10.The comparisons show that developed system is reliable and higher in accuracy，and can be used for engineering measurement.This system may be expanded to a module for mode analysis of ship structures and becomes a tool to evaluate and diagnosis the vibration during navigation.

structural vibration measurement；virtual instrument；LabVIEW；vibration signal processing

U663.6

A

1673－3185（2009）02－42－06

2008－09－26

李 彤（1983－），男，碩士研究生。研究方向：振動(dòng)噪聲測(cè)量分析及應(yīng)用。E-mail：littlitong@163.com

洪 明（1959－），男，副教授，碩士生導(dǎo)師。研究方向：船舶結(jié)構(gòu)振動(dòng)與聲輻射