振动信号采集分析系统以 FPGA 为核心控制单元，搭配IEPE 压电加速度传感器，通过硬件电路实现信号调理与模数转换，借助 LabVIEW 上位机完成数据处理、分析与交互控制，形成 "传感 - 采集 - 传输 - 分析" 全链路解决方案。系统支持八通道同步采集，采样率最高达 100kSa/s，采样精度为 24bit，可满足旋转机械等设备在复杂工业环境下的振动监测需求，尤其适用于故障诊断与状态预测场景。
核心硬件支撑体系
传感器采用平面剪切式结构设计，内置二线制 IEPE 电路，仅由 8 个微小元件构成，整体体积控制在直径 13mm、长度 20mm，典型灵敏度达 9.8mV/(m/s²)，横向灵敏度小于 5%，长期稳定性优异。硬件电路包含信号调理、模数转换、FPGA 主控、千兆以太网和供电模块，其中信号调理模块集成精密放大、有源滤波和 ADC 驱动功能，有效抑制噪声干扰；模数转换模块选用 AD7768BSTZ 芯片，支持多速率采样配置；FPGA 主控模块采用 Cyclone IV E 系列芯片，负责数据缓存与逻辑控制；千兆以太网模块通过 YT8511 芯片实现 1Gbps 速率传输，保障数据实时性。
LabVIEW 上位机核心功能
数据通信与解析
LabVIEW 上位机通过 UDP 协议与硬件系统实现高速通信，支持 IP 地址与端口号灵活配置，无需复杂握手流程，通信效率高。接收的数据为 32 位二进制格式，前 8 位为通道状态标头，后 24 位为有效数据。软件自动解析标头信息，判断通道工作状态，通过公式将 24 位 AD 值转换为实际电压与加速度值：值，a=SV（其中Ga为前级电路增益，S 为传感器灵敏度），解析过程快速准确，保障数据真实性。
实时波形显示与存储
软件提供八通道振动信号实时波形显示功能，支持时域波形与频谱曲线同步展示，用户可通过界面调节显示量程、时间轴跨度与频率分辨率。波形图支持缩放、平移与暂停操作，便于观察信号细节特征。数据存储功能支持手动触发与自动循环存储，可选择 CSV、TDMS 等多种格式，存储路径与文件名自定义，同时记录采集参数（采样率、滤波频率等），方便后续数据回溯与分析。
时频域分析工具集
LabVIEW 上位机集成丰富的信号分析功能，时域分析包括峰值、均方根、峭度、裕度等 17 项特征指标计算，可快速提取信号时域特征；频域分析通过快速傅里叶变换（FFT）实现频谱分析，支持功率谱、幅值谱与相位谱显示，能精准识别故障特征频率。此外，软件还支持数字滤波功能，提供低通、高通、带通等多种滤波类型，滤波截止频率可灵活设置，有效剔除干扰噪声。
系统参数配置
用户通过 LabVIEW 界面可便捷配置采集参数，采样率支持 100k/50k/25k/10k/2kSa/s 五档可调，采集模式包括单次采集、连续采集与等间隔采集，采集时长与间隔可精确到秒级。同时支持传感器灵敏度校准、滤波参数设置与通道使能控制，配置参数实时下发至硬件系统，无需重启设备即可生效，操作灵活高效，适配不同监测场景需求。
系统测试与实际应用
系统经过多维度性能测试，采集通道动态范围大于 100dB，无杂散动态范围不低于 60dB，温漂系数仅 31ppm，电源纹波控制在 70mV 以下，满载功耗 3.36W，性能稳定可靠。在滚动轴承故障检测实验中，系统通过 LabVIEW 上位机清晰展示正常与故障状态下的信号差异，故障信号的周期性冲击峰值与特征频率可准确识别，与标准采集设备对比相关系数达 0.9998 以上。便携式封装版本体积 430mm×360mm×180mm，重量 10.8kg，电池续航 16h，可满足现场移动监测需求，适用于电力、机械制造等领域的旋转设备故障诊断。