本试验使用的所有传感器必须与数据采集卡配合使用，采集卡与计算机内部的数据采集程序相连，组成数据采集系统。因此，数据采集卡的性能直接决定了数据采集系统的性能。本试验选用的是GOLDAMMER MultiChoice USB Basic G0S—1034—4型高精度USB数据采集卡，如图3-25所示，所有传感器通过BNC接头与之相连接，而采集卡通过USB接口直接与计算机相连接。该采集卡具有12个单端通道模拟信号同步采集功能，每通道具有16位分辨率模拟信号采集能力。其模拟信号转数字信号的采样率可达2.7MHz，即每通道具有225kHz的高频采集能力。此外，该卡的精度可达0.01%，配备的USB2.0接口，数据传输率达480Mb/s，可满足本试验数据采集的要求。

图3-25 USB数据采集卡

试验数据采集系统是基于美国国家仪器NI公司的LabVIEW程序开发的。与其他计算机语言基于文本语言产生代码不同，LabVIEW使用的是图形化编程语言，产生的程序是框图的形式。LabVIEW提供了实现仪器编程和数据采集的便捷途径，可以大大提高工作效率，且其拥有一个庞大函数库。目前，以LabVIEW为基础提出的虚拟仪器概念已经成为智能化仪器发展的一个重要方向，它不仅可以很好地使计算机和测量仪器联系在一起，也可以虚拟地组织起一套数据采集处理系统，实现各种仪器功能^[159]。本试验基于LabVIEW开发平台，调用数据采集卡提供的底层dll驱动程序，将传感器采集到的模拟信号通过采集卡进行A/D转换，并对数字信号进行调理、显示、分析和存储。

如图3-26和图3-27所示分别是针对电涡量振动位移传感器系统开发的同步采集程序的前面板和流程图；如图3-28和图3-29所示分别是针对模型离心泵进出口静压测量开发的同步采集程序流程图及前面板。本试验中，对振动位移的采样频率设为10kHz，即每个传感器1s内有10000个数据被采集，这样可以保证所有信号的波形特征被保留。此外，通过对模型离心泵蜗壳径向振动加速度测量结果的频谱分析^[153]可知，在叶片通过频率上，振动加速度幅值最大；在叶片通过频率的2倍谐频上，有较小的幅值出现；而在叶片通过频率的3倍及更高谐频上，振动幅值可以忽略不计。因此，本试验中涉及的叶轮动静干涉水力激振位移，仅考虑叶片通过频率下的分量。由于模型离心泵额定转速为1440r/min，即转频最大值约为24Hz，因此最大的叶片通过频率为24Hz，所测量的振动位移属于低频振动。为了准确描述该水力激振现象，需要对测量得到的振动位移信号进行低通滤波处理，去掉高频分量的干扰。本试验选用二阶巴特沃斯（Butterworth）低通数字滤波器进行滤波。巴

图3-26 电涡量振动位移传感器系统同步采集程序前面板

图3-27 电涡量振动位移传感器系统同步采集程序流程图(www.daowen.com)

图3-28 模型离心泵进出口静压测量同步采集程序流程图

特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带内则逐渐下降为零。

图3-29 模型离心泵进出口静压测量同步采集程序前面板

巴特沃斯数字滤波器会在一定程度上使测量信号的相位发生改变，不仅会影响x与y方向上振动位移的相位，而且会影响xOy平面上各时刻振动位移结果的分布位置。为了消除该滤波过程中产生的相位偏移，本试验在LabVIEW程序中对滤波过程进行了优化，如图3-30所示。通过在巴特沃斯滤波器后使用Zero Phase Filter子Ⅵ，获得了不产生相位偏移的滤波器优化。

图3-30 不产生相位偏移的滤波器优化