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基于单片机的便携式振动测试仪的设计

摘要：随着工农业生产和国防事业的迅速发展，大量的工程振

动问题不断涌现，这使得高性能测振仪的需求不断增加。针对这个

问题，本文应用电测法原理结合单片机系统设计了一套便携式振动

测振仪。实践证明，该系统极大地丰富了便携式振动测振仪的现场

功能，具有完善的测量、显示功能。

abstract：withtherapiddevelopmentofindustrialand

agriculturalproductionandnationaldefense，alargenumber

ofengineeringvibrationproblemsareemerging，whichmakes

theneedsforhighperformancevibrometerincrease.aiming

atthisproblem，thispaperappliedelectrometricmethodand

combinedwiththemcusystemtodesignasetofportable

vibrationmeter.practicehasprovedthatthissystemgreatly

enrichedthefieldfunctionofportablevibrationmeterand

hadperfectmeasurementanddisplayfunction.

关键词：电测法；加速度传感器；单片机；测试仪

keywords：electricalmethod；theaccelerationsensor；

single-chipmicrocomputer；tester

中图分类号：tp39文献标识码：a文章编号：1006-4311（2013）

11-0191-02

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作者简介：倪元敏（1977-），女，重庆人，硕士，讲师，研究方

向为电子电器及自动化控制。

0引言

近年来随着科学技术﹑工农业生产和国防建设事业的迅速发展，

大量的工程振动问题不断地出现。由于一般对机械结构进行振动计

算时，都是利用简化了的数学模型为依据，这样进行的理论计算是

否正确，还要通过试验和测量进行验证。有些比较复杂的结构或大

型的机械设备，其动力学特征参数如阻尼﹑固有频率﹑振型等只能

通过试验和测量的方法来获取。因此，振动测试技术已经成为研究

和解决工程中的许多动力学问题不可缺少的手段。

机械振动测试不仅应用于寻找振源﹑振动强度﹑可靠性﹑隔振

﹑减振和舒适性等问题的分析，近年来又成功地应用于重要的机械

设备的监测和控制，预报识别和故障诊断等方面。目前，大型成套

机械设备本身的结构及其运行机制是十分复杂的，利用振动响应和

系统动态特征参数的变化来进行故障的监测、预报是机械设备故障

诊断中的重要研究手段之一。由于振动诊断技术的发展和应用，又

推动了振动测试技术的快速发展，因而极大地提高了机械设备的效

率和可靠性。

随着工农业生产及国防建设对振动测试技术的要求的不断提高，

目前现有的振动测试仪器已经不能满足应用的要求，限制了振动测

试仪器在工农业生产中的广泛应用。本设计的目的就是充分利用目

前较为成熟的传感器技术，单片机技术和计算机技术，设计一种便

携式振动测量仪器，使其具有比较完善的现场测量功能，解决生产

实践对振动测量提出的不同要求。

1测振仪整体电路设计

整体电路原理图如图1所示。测头为一加速度传感器，它所得到

的测量信号经过信号放大，由高通滤波和低通滤波处理，得到加速

度信号。加速度信号经过一次积分，得到速度信号；再经过一次积

分，得到位移信号。

2单片机的选择

随着集成电路的发展，单片机也得到了空前的发展。越来越多的

厂家推出了各类单片机。在各种单片机中，以mcs-51为核心的兼

容机仍占主流。这类兼容机比20世纪80年代的已有了较大的发展

演变，统一改称为80c51。鉴于它应用的普遍性和功能的完善性，

本设计采用80c51单片机作为便携式振动测试仪的核心。

80c51制造工艺为hmos，采用40引脚的双列直插（dip）封装方

式，目前多为此类封装方式，芯片如图2所示。

3系统软件设计

系统软件采用模块化结构设计，各种功能由相应的子程序完成。