栅栏型齿轮独体咬合勘验射频仪表

　　软件实现该虚拟仪器的数据处理软件是在美国NI公司的LabVIEW虚拟仪器开发平台上实现的，可以方便地构建出虚拟仪器的用户界面，还有大量的常用数据处理算法模块，这样就可以把精力集中在仪器所需的特定的数据处理算法上面。

　　如何精确测定信号的频率变化，是该虚拟仪器设计中的难点。初的想法是利用LabVIEW虚拟仪器开发平台中的频谱分析模块对两路信号分段进行时域到频域的转换，再从频谱中取得主要的频率成分作为对应时段的频率，将标准蜗杆的频率按式(1)计算出被测齿轮的理论频率，通过对被测齿轮的理论频率和实测频率的比较，就可得出齿轮相应段的误差。通过实验和理论分析否定了这个方案。如果用频谱分析的方法不仅运算量大，而且由于信号经截断而造成的频率泄漏现象也会无法得到原信号的精确频率值。

　　经过对原理的分析发现，信号的相位能精确反映相应齿轮的角位移。当被测齿轮无误差时，由式(1)可得：U1-U01tz1z2=U2-U02t(2)U1z1z2-U2=U01z1z2-U02=C1(3)式中，U1，U01，U2，U02分别代表标准蜗杆的角位移和初始角位移及被测齿轮的角位移和初始角位移;t为测量的时间;z1，z2分别为标准蜗杆和被测齿轮的齿数;C1为常数。又因为光栅盘有10800条刻线，使得角位移U与信号相位A的对应关系有：U=A2kP10800(其中k为与U有关的正整数)(4)对式(3)代换并求主值：arg(A12k1P)z1z2-A2=arg(10800C12k2P)=C(5)由此可知，当齿轮误差引起的被测齿轮角位移变化小于P/5400时，只需对蜗杆信号的相位进行适当变换后与被测齿轮信号的相位相比较，即可得到精确的误差值。通过对被测齿轮信号周期的计数，可检查出角位移变化超出P/5400的情况，并加上相应数量的2P就可得到相应误差值。编程时考虑到标准蜗杆是匀速转动，其信号周期固定，则只需对其信号测量值的周期进行一次计算即可用于以后的比相计算中。但由于存在计算误差，若所有相位都从测量开始处计算，则计算误差将会累积使计算结果无效。为此，被测齿轮的信号对每个周期进行计算，以得到测量点实测相位与理论计算相位的差值，进而得到所在点的误差。

　　结论用软件模拟硬件功能以代替实际硬件是虚拟仪器大的优点，也是虚拟仪器成为检测仪器发展方向的原因。在本虚拟仪器设计中，已经能用软件实现原来仪器的功能，而且精度更高，除原机架和传感器外，其余的硬件组件全是通用的，节省了资源。但在这个仪器中，要得到正确的测量结果需要采样速度较高的数据采集卡，并且由于数据采集与处理的分离也使得数据存储量很大。未来，可增加一些简单信号处理电路完成分频、比相功能，再用数据采集卡采集信号进行数据处理，这将会使程序简单化，同时，对采集卡的要求也可降低，但此时软件对硬件的依赖性也增加了。