以某型號四缸汽油發動機為測試對象，借助?LabVIEW?平臺與高精度數據采集硬件，開展發動機全工況振動測試。通過實時采集缸體、曲軸箱關鍵部位振動信號，分析振動特征與故障關聯，驗證發動機運行穩定性，為后期優化設計提供數據支撐。?

系統架構

1. 硬件組成：采用?CompactRIO?實時嵌入式控制器，搭配?8?槽?FPGA?背板與多類型?I/O?模塊，支持模擬量（振動信號）、數字量及?CAN?總線信號采集；系統集成?WiFi?路由器，可通過筆記本電腦遠程配置與監控，且支持?12V?車載電池或備用電池供電，避免點火開關切換時的數據采集中斷。?

1. 軟件模塊：?

• 數據采集：基于?LabVIEW?實現?25ns?分辨率采集，同步處理加速度傳感器（監測曲軸、凸輪軸）與?CAN?總線數據；?

• 信號分析：調用?LabVIEW?聲振（Sound?and?Vibration）工具包，完成掃頻正弦分析、頻域響應測量及階次分析，快速定位共振頻率；?

• 數據處理：支持批量數據導出，可直接導入?DIAdem?或第三方振動分析軟件，數據存儲于?CompactRIO?本地內存或外接?USB?設備；?

• 遠程控制：通過?WiFi?實現?“傳感器裝車?-?筆記本操作”?的遠程模式，適配賽道實車測試與臺架測試場景。?

核心功能與應用?

1. 扭轉振動監測：重點分析發動機曲軸系、凸輪傳動系統的扭轉振動特性，識別全轉速范圍內的有害共振（如曲軸共振頻率）；?

1. 多信號同步：實現振動信號與?ECU（發動機控制器）數據、轉速信號的同步采集，精準關聯振動異常與發動機工況；?

1. 實時與離線分析：測試中實時顯示振動時域?/?頻域波形，測試后通過批量處理軟件生成階次分析報告，輔助機械調整與?ECU?映射優化。

測試執行?

1. 設備連接：通過以太網將數據采集卡與上位機通信，在?“儀器控制”?模塊加載硬件驅動，自動識別設備后完成通道校準（校準誤差控制在?±0.5%?以內）。?

1. 數據采集：啟動發動機，系統按預設工況自動觸發采集，“數據采集”?模塊同步接收?3?路傳感器信號，實時過濾?50Hz?工頻干擾（采用陷波濾波算法），并將原始數據存儲至本地服務器（支持?TDMS?格式，便于后續追溯）。?

1. 實時分析：“數據處理”?模塊實時對采集數據進行時域（計算峰值、有效值）與頻域（采用?1024?點重疊?FFT，重疊率?50%）分析，在前面板動態顯示振動時域波形與頻譜圖，當振動有效值超過預設閾值（缸體部位?15m/s2）時，自動觸發聲光報警。?

結果輸出?

• 報告生成：測試完成后，“報告生成”?模塊自動匯總各工況數據，生成包含工況參數、振動時域?/?頻域特征、超限記錄的?PDF?報告，報告中嵌入關鍵工況的頻譜對比圖（如?3000rpm?與?4500rpm?下的主要頻率成分差異）。?

• 故障定位：通過分析頻譜圖，發現發動機在?4200rpm?時，250Hz?頻率處出現異常峰值（正常工況下該頻率振動幅值≤2m/s2，實測達?8m/s2），結合發動機結構特性，判斷為正時鏈條松動導致的共振，后續拆解驗證與分析結果一致。?

實例特點?

• 針對性強：聚焦發動機典型故障（如共振、部件松動），測試參數與分析算法貼合內燃機振動特性。?

• 可復現性高：硬件選型、參數設置、分析流程均明確量化，支持不同型號發動機測試場景復用。?

• 閉環驗證：測試結果與實際故障排查形成閉環，驗證了系統分析的準確性。?