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6ES7414-2XG03-0​AB0全波形采集声发射信号

　　声发射是对材料或结构状态进行动态监测的重要方法。声发射逐渐从早期的参数采集发展到目前的全波形采集，声发射信号采集系统包括声发射传感器、前置放大器、高速数据采集系统组成。由于声发射信号的频谱较宽，从数千Hz到数兆Hz，在进行数据采集的同时，还要进行滤波、参数特征提取等处理，因此对数据采集设备有较高的要求。

　　目前，具有全波形采集功能的声发射仪价格高昂，不利于声发射研究中起步阶段工作的开展。而以凌华科技6ES7414-2XG03-0​AB0高速数字化仪的高速、高精度采样能力为硬件基础，使用LabVIEW开发的声发射测试系统，同样可实时完成声发射信号采集、存储、振铃特征参数提取等功能，为实验室中开展声发射研究提供了一种切实可行的解决方法。

　　数据采集系统是声发射测试硬件的核心。由于声发射信号的频率能够达到数兆Hz，为了对声发射的波形进行准确的采集，往往要求采集器的采样率能够达到20MS/s甚至更高。同时，由于声发射信号较为微弱，原始的声发射信号一般处于μV范围，即使经过前置放大后也只有若干mV，并且信号波形幅度变化范围较大，因此对采集设备的采样精度和动态范围也有较高的要求。

　　使用凌华科技的高速数字化仪6ES7414-2XG03-0​AB0来进行声发射信号的采集，其主要参数与目前使用较为广泛的美国物理声学公司（PAC）的PCI-2采集卡的主要性能对比见表1，除部分专有功能缺乏外，完*够达到声发射全波形采集的要求。

　　声发射信号采集的实现

　　凌华科技为6ES7414-2XG03-0​AB0提供了LabVIEW驱动。安装DAQPilot驱动程序后，在LabVIEW的函数库中可以找到DAQPilot工具包，其中提供了数据采集的控制函数，其功能与调用方法与NI的DAQmax对应，使用非常方便。例如，由下图中的四个函数：PLT Create Virtual Channel、PLT Timing、PLT Read以及PLT Clear Task就构成了完整的连续数据采集功能。另外，DAQPilot中还提供了模拟和数字信号的输入、输出等各种功能的LabVIEW范例程序，方便*快速上手。

　　本文开发的声发射测试系统中信号采集模块基于图1中的采集程序。6ES7414-2XG03-0​AB0用户设置输入通道、前置放大器增益、滤波等参数后，启动连续数据采集。原始信号经过放大倍数还原后，再进行数字滤波处理，以去除噪声及不需要的频带，滤波后的连续信号可以二进制或文本形式存盘。图2是在运行中的轴承上采集到的声发射信号，采样参数为2MS/s，滤波器为四阶Butterworth低通滤波，截止频率50KHz。

Kennametal Diamond Carbide Insert M# 331-4362 ~NIB~ x30

Atlas Copco Controller M# 4240 5002 00 ~USED Surplus~

Allen Bradley Communication Adapter Module M# 1771-KA

Allen Bradley Cable Assembly M# 1326-CPC1-015 ~NIB~

Wen Industries Diaphragm Pump M# CG-30HD-34 ~NIB~ NEW

SE Modicon TSX COMPACT M# AS-BDAP-218 ~NIB Sur.~

Graco Digital Grease Gun M# 238-501 ~USED SURPLUS~

Allen Bradley TTL Input Module M# 1771IGD Ser. A ~NIB~

Cole Carbide Inserts Z50 8626172-T-73 ~New Surplus~ x23

Honeywell Sensotec Load Cell 3K M# 060-2328-03-02 ~NIB~

Hydac Pressure Transducer M# 4475-A-9000-000 ~NEW SUR.~

Atlas Copco LCD Terminal M# 4240 5003 00 ~USED~

Vickers Dir. Check System Stack M# DGMX2-5-PP-AW-S​-30

Daytronics Conditioner Indicator M# 4030 ~Rep. Sur.~

Control Methods Inla-Sense Optical Control M#OCHC20

Daytronic Strain Gage Indicator M# 3370 ~NEW SURPLUS~

Heidenhain Corp. Mebtaster M# MB 12 ~USED SURPLUS~

SE Modicon A120 COMPACT M# AS-BCTR-224 ~Used Surplus

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