Qt的水电机组噪声采集系统的设计与实现.pdf

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1、第32卷第8期水电能源科学Vol_32No．82014年8月WaterResourcesandPowerAug．2014文章编号：1000—7709(2014)08～0157—05基于C++／Qt的水电机组噪声采集系统的设计与实现何佳，戴勇峰，李德忠(华中科技大学能源与动力工程学院，湖北武汉430074)摘要：针对水电机组大部分噪声为低频噪声且噪声的频率范围比较广的特点，采用专业的传声器和采集卡，基于C++语言和Qt框架，提出了一种多线程多通道集中式噪声采集系统，该系统通过封装NI公司采集卡的CAPI和调用DIAdemConnectivityLibrary来实现在PC机上的

2、噪声数据采集和存储。实际应用效果表明，该系统不仅能够完整、准确、流畅地采集噪声数据并将数据存入指定的文件，而且具有良好的兼容性和可移植性。关键词：水电机组；噪声采集系统；Qt；信号与槽中图分类号：TP274文献标志码：A1堡至堂—堕兰壁l墨墨主r—__叫!l图1系统硬件构成1引言Fig．1Hardwarestructureofnoisedataacquisitionsystem测量与分析水电站噪声，不仅能测定噪声污(1)传声器。传声器是将声波信号转换为电染程度，还能进一步判断物体振动的原因及可能信号的传感器，其选型主要考虑传声器的灵敏度、出现的问题，是水轮发电机组稳定性的参

3、考依据频率响应特性、线性范围、稳定性、精度以及传声及故障诊断的重要手段。水电机组中噪声主要由器的结构、安装、标定、经济因素等。由于水电机流动噪声、机械噪声、电磁噪声等组成口]。水电机组的振动噪声大部分是机组转频的倍频，而水轮组的噪声大部分为低频噪声，且噪声的频率范围机的转速比较低，因此水电机组的噪声大部分为比较广。目前，噪声采集软件大多基于Lab—低频噪声，此外也有如叶片进口边脱流引起的频VIEW、Matlab开发。Qt是Digia开发的一个跨率范围比较广的振动噪声。因此需选用低频响应平台的C++开发框架，它提供了丰富的窗口部好、本底噪声低、频率范围广的传声器。本文系统件，

4、具有面向对象、易于扩展、跨平台等特点，其良根据实际情况选用声传科技的CHZ一101传声器，好的可移植性使其成为目前跨平台软件开发该传声器为～英寸驻极体自由场型测量传声器，GUI的首选]。与LabVIEW和Matlab不同的具有低频响应好、本底噪声低的特点，其低频截止是，Qt是在GPL／LGPI许可证下发布的开源软频率低于1Hz，本底噪声低于12dBA，适用于低件，可免费使用，且无需安装运行环境，较另两种频及低噪声测试。频率响应特性3×10～18软件开发的系统方便部署。为此，本文提出一种kHZ，±2dB，符合IEC61672一型标准。基于C++／Qt的多线程噪声采集系统，能够

5、完(2)信号调理器。信号调理器是用于信号源整、准确、流畅地采集噪声数据并将数据存入指定与读取设备之间的信号调理器件，具有提供恒流的文件，且具有良好的兼容性和可移植性。源、信号放大衰减及抗混叠滤波等功能。本文系统选择与传声器配套的PM20B信号调理器，其2系统硬件组成除了具有4mA恒流源供电外，还有信号放大／衰减和抗混叠滤波的功能。主要参数如下：①通道噪声采集系统采用NI公司的采集卡进行集数。2通道；②信号输人输出接口。BNC；③频率中式多通道数据采集，通过USB接口将数据传人范围。5×lO～100kHz，-0．2dB(无滤波时)；PC机，系统硬件构成见图1。主要包括传声器、

6、④恒流源供电。4mA，24V；⑤抗混叠滤波。信号调理器、采集卡和PC机。22．4kHz低通，衰减率一48dB／OCT(可选通道收稿日期：2013—11-04，修回日期：2014—01—22作者简介：何佳(1985一)，男，硕士研究生，研究方向为水电机组故障诊断，Email：hejia@hust．edu．cn·158·水电能源科学2014年-q间相位小于1。)。析，主要包括显示模块、采集模块、分配模块、存储(3)采集卡。采集卡是将模拟信号进行采样模块、浏览模块等，模块化的设计易于维护和扩并转换为数字信号的设备。由采样定理可知，采展，数据流向见图3。样频率必须大于原信号中最高频

7、率的2倍，因此选择采集卡时需考虑采样频率。此外，根据精度要求选择合适的分辨率。本文系统采用NIUSB一6218采集卡，USB接口即插即用，使用方便，其分辨率为16bits，采样率为250kS／s，最大电压范围(一10V，10V)，可以满足噪声采集的要求。另外，使用采集卡时还需安装NI—DAQmx来驱图3噪声采集系统数据流向动硬件工作以及配置、诊断、测试硬件设备。Fig．3Datastreamdirectionofnoisedataacquisitionsystem(4)PC机。采集软件运行在PC机上，目前在多线程中