基于虛擬儀器技術(shù)的步進(jìn)電機(jī)檢測系統(tǒng)
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虛擬儀器的實(shí)質(zhì)是對模擬信號進(jìn)行數(shù)字化處理，具體分為在線處理和事后處理兩部分。在線數(shù)據(jù)處理主要包括運(yùn)算量較小的電流、電壓以及脈沖的時(shí)域分析。對于系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)通過對對應(yīng)信號的計(jì)數(shù)得到電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)、驅(qū)動板提供的電壓周期數(shù)、脈沖控制器發(fā)出的脈沖數(shù)；對于電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)通過測量電流的頻率得到電機(jī)的速度曲線，對此進(jìn)行微分得到電機(jī)的加速度曲線，通過對電流進(jìn)行數(shù)值積分得到電機(jī)的功率曲線。
另一方面對電流信號進(jìn)行較為詳細(xì)的時(shí)域分析以提供系統(tǒng)分析的時(shí)域特征值。使用Peak Detector進(jìn)行信號的波峰檢測得到每個(gè)周期內(nèi)最高點(diǎn)的數(shù)值、位置等數(shù)據(jù)，以此為基礎(chǔ)作出電機(jī)的特征曲線。電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)特征曲線近似為一條水平直線，運(yùn)轉(zhuǎn)異常時(shí)則會產(chǎn)生平移和起伏，其均值和方差都有較為顯著的變化。使用Pulse Parameters進(jìn)行信號的參數(shù)檢測，得到信號的超調(diào)量、上升時(shí)間等參數(shù)，這些參數(shù)描述了電流波形的細(xì)節(jié)信息。因此選取了電流信號的超調(diào)量和幅值之比、上升時(shí)間和頻率之比以及特征曲線的均值和方差作為系統(tǒng)狀態(tài)分析的3組時(shí)域特征值。
事后數(shù)據(jù)處理主要包括電流、電壓的頻域分析。對于步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的檢測，一個(gè)較為重要的應(yīng)用是識別出正常信號中夾帶的短暫反?，F(xiàn)象并展示其成分，為了克服傅里葉變換沒有時(shí)間分辨率的缺陷，采用了對異常信號段進(jìn)行短時(shí)傅里葉變換的分析方法。信號
對于在線檢測及故障診斷系統(tǒng)來說，除了選取適當(dāng)?shù)男盘柼幚硭惴ㄌ崛∮行У奶卣髦抵?，更為重要的一點(diǎn)是對被測系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)的歸納和分類，給出各特征值的典型值作為系統(tǒng)狀態(tài)的判別條件。以下是在瑞士ARSAPE公司的微型兩相永磁式步進(jìn)電機(jī)1020上測得的典型值，其驅(qū)動方式為采用A3966SLB驅(qū)動模塊的兩相單四拍驅(qū)動。
基于虛擬儀器技術(shù)開發(fā)的步進(jìn)電機(jī)檢測系統(tǒng)，在發(fā)生故障時(shí)針對故障單元進(jìn)行的診斷提高了系統(tǒng)的維護(hù)效率，大大縮短了故障恢復(fù)時(shí)間。
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