1信號對象的分析確定
　　1.1噴槍結(jié)構(gòu)
　　噴霧干燥塔的噴槍結(jié)構(gòu)如1所示。泥漿泵噴出的泥漿，經(jīng)過入口管、軟管、噴槍后，通過噴嘴霧化，最后經(jīng)熱風(fēng)烘烤，落入塔底，成為粉粒產(chǎn)品。其中噴槍和噴嘴均在塔內(nèi)。
　　1.2采集信號的選擇
　　噴霧干燥塔從泥漿泵到噴嘴，整個過程都是封閉的，且陶瓷漿料為懸浮液，濃度、粘度很大。針對這些特點，我們選擇軟管的振動信號作為實驗采集對象。這樣做有以下優(yōu)點：
　?。?）傳感器安裝在噴管外壁，不受泥漿的侵蝕，工作穩(wěn)定，便于維修。（2）傳感器的安裝不改變原設(shè)備的結(jié)構(gòu)，實驗便于實施，不影響生產(chǎn)。
　　1.3采集振動信號的可行性
　　理論上，軟管上的振動主要有以下幾個方面引起的：（1）流速矢量變化對軟管彎曲處造成的沖擊；（2）噴槍振動（泥漿流經(jīng)噴嘴速度矢量的強烈變化造成的振動）引起管子的振動；（3）泥漿泵出口流量的脈動；（4）泥漿本身的減阻特性等引起的隨機擾動；（5）塔體等其他設(shè)備的振動干擾。其中，第（1）、（2）和（3）是引起軟管振動的主要原因。當(dāng)噴嘴發(fā)生堵塞等故障時，泥漿的流速（管子的振動信號）將發(fā)生很大的變化，因此我們可以從傳感器輸出信號的變化來判斷噴嘴的工作狀況。針對其他三種因素（各噴管共性）對判斷結(jié)果的影響，我們采用同時測量多根噴管振動信號，進(jìn)行縱向比較來消除共有的干擾。
　　為了排除漿料特性（如壓強、濃度等）發(fā)生突變對軟管振動（分析結(jié)果）產(chǎn)生的影響，我們采用對同一噴管多次測量，進(jìn)行橫向比較來避免。另外，由于軟管的阻尼系數(shù)大，可以有效隔離其他設(shè)備以及噴管之間的相互干擾，有利于提高整個系統(tǒng)的精確性和可靠性。
　　在實際操作中，工人通過觸摸所感知的也是管子的振動信號，因此用噴管振動信號作為實驗的信號采集對象，用它作為漿料的流動狀態(tài)信號，具有可行性。
　　2在線監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計
　　對于陶瓷粉粒噴霧干燥塔噴霧管系統(tǒng)，在信號采集方面采用頻率法，通過拾取振動信號，經(jīng)過時域、頻域分析來識別判斷噴管的堵塞故障。論文中采用不同的閥門開度來模擬噴管堵塞程度。
　　與傳統(tǒng)測試儀器一樣，基于虛擬儀器的在線監(jiān)測系統(tǒng)同樣劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理、顯示結(jié)果三大功能模塊，與傳統(tǒng)儀器不同的是，虛擬儀器與計算機結(jié)合，性能大大加強，尤其是數(shù)據(jù)存儲、信號處理部分，可以進(jìn)行連續(xù)大量數(shù)據(jù)的采集處理，可適應(yīng)高速數(shù)據(jù)采集。
　　其中的信號采集部分核心器件為NI數(shù)據(jù)采集卡。
　　2.1硬件系統(tǒng)設(shè)計
　　硬件系統(tǒng)設(shè)計如2所示。由計算機、數(shù)據(jù)采集卡、傳感器及相應(yīng)的硬件調(diào)理電路組成。
　?。?）硬件系統(tǒng)設(shè)計中，充分考慮到噴霧干燥塔高溫、多塵、噪聲大的工作環(huán)境，選擇LC01系列內(nèi)置IC式壓電加速度傳感器來拾取軟管的振動信號。選擇與其配套的LC02系列信號調(diào)理器為傳感器提供恒流源驅(qū)動，并完成信號的放大、高低通濾波等調(diào)理功能，前后面板配有標(biāo)準(zhǔn)的BNC插座，方便傳感器電纜的接入以及與后續(xù)數(shù)據(jù)采集卡連接。
　　（2）NIUSB-6251基于USB接口的數(shù)據(jù)采集卡有很高的性價比，16位A/D轉(zhuǎn)換，最高采樣率1.25M/S，增益可調(diào)。它可以快速可靠地完成多路模擬信號和數(shù)字信號的切換、采集，具有高性能的數(shù)據(jù)采集與抗干擾能力，常用于工業(yè)生產(chǎn)過程的在線監(jiān)測。
　　2.2系統(tǒng)軟件設(shè)計
　　測試程序采用NI公司的Labview7.0編制，Labview是是實驗室虛擬儀器集成環(huán)境的簡稱，是廣泛應(yīng)用于測控領(lǐng)域的圖形化軟件開發(fā)平臺，是一種圖形化編程語言，其程序被叫做“虛擬儀器”。同時該軟件具有NI采集卡的專用驅(qū)動，可以實現(xiàn)軟件開發(fā)平臺與硬件采集卡的高性能集成。利用軟件系統(tǒng)自帶的信號分析處理功能，實現(xiàn)采集卡轉(zhuǎn)換后的多個噴管振動信號并行分析和顯示及數(shù)據(jù)存儲，，通過多個噴管分析數(shù)據(jù)的縱向比較，消除外界的共模干擾，單個噴管通過與記錄的歷史數(shù)據(jù)的比較，消除由于漿料自身變化引起的干擾，然后與故障數(shù)據(jù)庫中的故障特征進(jìn)行對比，對堵塞故障進(jìn)行有效地、可靠地報警。
　　3實驗測試驗證
　　通過調(diào)整閥的不同開度，來模擬噴管得堵塞狀況。
　　各樣本信號經(jīng)過零均值化、剔除錯誤點和消除趨勢項處理后，利用FFT對各種信號進(jìn)行變換，得到其頻域波形如3所示。
　　軟管內(nèi)無泥漿流動時，其頻域波形如所示。管內(nèi)無泥漿流動時所測的的振動噪聲信號，在60～70Hz有最大的頻譜幅值，這是由于燥塔底部環(huán)管中泥漿壓力脈動引起環(huán)管振動，繼而使安裝在環(huán)管上的各個噴管產(chǎn)生相應(yīng)的振動，但其頻譜幅值的最大值相比的四種流動狀態(tài)要小很多。
　　同樣分析看出，各種開度信號在60～70HZ之間有最大的頻譜幅值，而且在閥門全開時，其頻譜幅值最大。
　　進(jìn)一步通過對100開度下振動信號與管內(nèi)無泥漿流動時的振動信號進(jìn)行歸一化互相關(guān)函數(shù)估計，最大值為0.12，說明這兩個信號相關(guān)性小，容易區(qū)分。
　　分析不同的噴管數(shù)據(jù)，最大頻譜幅值區(qū)間60～70Hz不變，頻譜最大值對應(yīng)的頻率點隨著噴管在環(huán)管上的位置不同而有微小的差別，且?guī)讉€噴管信號之間的相干系數(shù)接近1，說明個噴管所受到的振動情況相同。而60～70Hz頻段接近于泥漿泵壓力脈動頻率，再次證明壓力脈動是引起軟管振動的一個主因。
　　通過上述分析，可以提出利用60～70Hz頻段（泥漿泵壓力脈動頻率附近區(qū)域）頻譜幅值大小判斷噴管工作狀態(tài)的故障診斷的可行方法。
　　4小結(jié)
　　通過對噴霧干燥塔噴管工作環(huán)境的分析，選擇軟管的振動信號為實驗對象，采用頻率法檢測噴霧管故障狀況。搭建了準(zhǔn)確、可靠的噴管故障在線監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，利用虛擬儀器技術(shù)完成對多個噴管振動信號的采集、分析、比較與顯示，通過軟管不同狀態(tài)數(shù)據(jù)的頻譜分析，提出了可行的故障診斷方法，實現(xiàn)噴管故障在線監(jiān)測。