大型风电机组朝高功率、大型化发展过程中，主轴承作为核心传动部件，轴向振动故障频发，且轴承多处于封闭外壳内，直接测量受力状态操作难度大、可行性低。传统监测依赖人工巡检与扭矩法测量，不仅存在响应滞后问题，还受螺栓塑性变形影响，测量精度难以保障。据统计，风电机组轴承在运行不到 3 年或预期寿命 5%~10% 时便易出现早期故障，核心诱因包括轴电流腐蚀、润滑不良及轴系不对中等，严重制约风电机组稳定运行。

LabVIEW通过分布式垫片压力传感器与多通道数据采集技术，构建集数据采集、实时分析、阈值报警于一体的智能监测系统，实现风电主轴承受力状态的精准感知与故障预警，破解传统监测难题。

系统功能

（一）硬件架构设计

系统硬件由分布式垫片压力传感器、信号采集电路、DH5902N 多通道数据采集卡及计算机组成。在轴承四周均匀布置 16 个传感器检测通道，每个通道内置主、副两套测量电路（分别由 4 个红色、黑色应变片构成），形成全桥测量结构。DH5902N 采集卡支持 DC、AC、GND、IEPE 及 1/4 桥、半桥、全桥等多种输入方式，16 通道同步采样速率最高达 256kHz，可高效传输螺栓预紧力原始数据至计算机。

（二）LabVIEW 核心功能实现

1. 多通道数据同步采集：利用 LabVIEW 内置的 DAQmx 驱动库，通过图形化编程快速配置采集卡参数，无需编写复杂底层代码。支持 16 路通道并行采集，实时捕获各螺栓预紧力数据，采集延迟控制在毫秒级，确保数据时效性。同时，LabVIEW 的硬件兼容性优势可直接适配传感器全桥测量电路，自动解析应变片输出的电压信号，简化系统集成流程。

2. 数据校正与精度优化：针对螺栓预紧力测量受环境干扰、角度偏移等影响的问题，在 LabVIEW 中嵌入自定义校正算法。通过编程实现夹角判断逻辑：当主、副测量电路测得的预紧力 F₁与 F₂夹角 α<10° 时，直接采用 F₁作为有效数据；当 α>10° 时，通过公式 F'=(F₁cosα₁+F₂cosα₂)/2 计算校正值，消除角度偏移带来的测量误差。此外，利用 LabVIEW 的数字滤波功能，对采集数据进行平滑处理，减少电磁干扰与机械振动造成的噪声影响。

3. 实时可视化与状态监测：在 LabVIEW 前面板设计多维度数据展示界面，包括单通道波形图、多通道数据表格、螺栓预紧力幅值雷达图等。单通道界面可聚焦特定螺栓的力值变化趋势，多通道界面则同步显示 16 路数据的实时数值与动态波形，支持数据缩放、平移与历史回溯。通过 LabVIEW 的图形绘制函数，自动生成螺栓预紧力幅值雷达图，直观呈现各通道受力分布差异，助力工程师快速判断轴承受力均匀性。

4. 阈值报警与故障预警：通过 LabVIEW 的逻辑判断模块，预设螺栓预紧力安全阈值范围，当某通道数据超出阈值（如出现异常峰值、零值或标准差突变）时，系统自动触发灯光报警功能（界面对应通道指示灯变红闪烁），同时弹出报警日志，记录异常发生时间、通道编号及具体数值。报警逻辑可通过 LabVIEW 的条件结构灵活调整，支持多级阈值设置（预警值、故障值），满足不同故障等级的响应需求。

5. 数据存储与分析工具：借助 LabVIEW 的 TDMS 文件格式，高效存储海量采集数据，支持数据压缩与分类归档，便于后续追溯分析。内置的数据分析函数库可自动计算每组数据的平均值、最大值、最小值及标准差，生成统计报表；同时支持与 Python 等第三方工具联动，通过 LabVIEW 的系统命令节点调用 PyCharm 脚本，对连续周期数据进行深度挖掘，如绘制趋势曲线、识别异常周期等。

6. 用户交互与参数配置：设计分层级用户管理界面，通过 LabVIEW 的字符串判断与权限控制功能，实现账号密码登录验证。参数配置界面支持监测阈值、采样频率、单位换算等参数的自定义设置，变量界面可灵活切换力值单位（N/kN），主界面实时刷新所有监测数据与设备状态，操作流程简洁直观，无需专业编程知识即可完成系统调试与运行。

实验验证

通过对 16 个通道的螺栓预紧力数据进行连续多周期采集，利用 LabVIEW 系统完成数据处理与分析。实验结果显示，系统测量误差控制在 ±2% 以内，成功识别出第 3 组、第 5 组周期的异常数据（标准差分别达 63.7N、49.5N，出现零值缺失），与轴承实际不稳定运行状态一致。多通道数据分析表明，轴承对称通道存在受力互补现象（某通道力值过大时，对称通道力值偏小），该特征通过 LabVIEW 生成的雷达图清晰呈现，为轴承故障诊断提供了精准数据支撑。