以弹簧操动类高压断路器为研究对象，针对其储能弹簧脱落、弹性疲劳、触头磨损、脱扣片扭变四类机械故障及正常运行状态，搭建基于 LabVIEW 的声音信号采集与分析平台，实现断路器分闸状态下声音信号的非接触式采集、实时滤波、数据存储与初步分析，为后续故障诊断提供精准数据支撑。

LabVIEW 平台由前面板与程序框图两大核心部分构成，前面板实现人机交互，集成信号输入输出控件、参数设置模块、波形显示窗口、文件存储设置区，可直观显示声音信号波形、实时调整采样参数，并实现采集状态的可视化监控；程序框图为后台逻辑核心，调用 LabVIEW 内置的声音与振动、信号处理、文件 I/O 等模块，通过图形化连线实现各功能模块的联动，完成信号采集、滤波、分析、存储的自动化流程，工程师可根据需求灵活增减模块，无需重构整体程序。

信号采集功能实现

基于 LabVIEW 搭建的声音信号采集系统，核心实现断路器不同运行状态下声音信号的精准捕获与数据化转换，解决了传统接触式信号采集的安装繁琐、易受设备干扰的问题。采集系统设置采样点数、采样率、录音设备 ID 等可调节参数，本案例中选取采样点数 10000、采样时间 0.5s，适配断路器分闸动作的时间特性，保证信号采集的完整性；同时集成录音模块与文件存储模块，支持将采集的声音信号以 WAV 格式存储，并自定义存储路径，实现原始信号的无损保存，为后续降噪与特征提取提供原始数据。

为保证采集信号的稳定性，采集系统设置固定的硬件连接方式，保持声卡与断路器本体的相对位置不变，避免因采集位置变化导致的信号偏差；同时搭配声级计进行环境噪声实时监测，将实验环境噪声控制在 40-50 分贝，最大程度降低环境噪声对信号采集的干扰。LabVIEW 的硬件兼容性优势在此过程中充分体现，可直接与各类声卡、声级计等外设实现通讯，无需额外编写驱动程序，大幅缩短平台搭建周期，且采集数据可直接与 MATLAB 等软件联动，实现跨平台数据处理。

虚拟滤波应用

LabVIEW 内置丰富的虚拟滤波器库，为采集信号的初步预处理提供了多样化选择，本案例从 Ellipse、Butterworth、反 Chebyshev、Chebyshev、FIR windowing、Bessel 六种常用虚拟滤波器中，通过滤波效果对比完成选型。各类滤波器在 LabVIEW 中均以模块化控件呈现，工程师可直接调用并调整滤波器阶数、通带截止频率、阻带衰减等参数，通过前面板实时查看滤波后信号波形与频谱，快速完成参数优化。

经理论分析与实际测试，反 Chebyshev 滤波器在本案例中表现最优，该滤波器在保留断路器声音信号原始波形特征的前提下，有效滤除信号中的毛刺与尖锐突起，且通带内波动小、阻带衰减效果好，能最大程度降低噪声对有效信号的掩盖。LabVIEW 为滤波效果验证提供了完善的性能指标分析功能，可直接提取滤波后信号的幅度谱、功率谱、相位谱等指标，直观对比不同滤波器的处理效果，实现虚拟滤波器的精准选型；同时支持滤波后数据的实时存储，与原始信号形成对比，为后续联合降噪提供预处理数据。

与后续算法的联动

LabVIEW 采集并预处理后的声音信号，可直接以数据文件形式导出，无缝对接小波分析、集合经验模态分解（EEMD）等降噪算法，以及希尔伯特变换、能量熵提取等特征分析算法，形成 “信号采集 - 预处理 - 降噪 - 特征提取 - 故障诊断” 的完整技术流程。LabVIEW 的文件 I/O 功能支持多种数据格式的导出与导入，采集的信号数据可直接在 MATLAB 中调用，无需额外的数据格式转换，大幅提升后续算法处理的效率。

在后续的联合降噪与特征提取过程中，LabVIEW 预处理后的信号有效减少了高频噪声与环境干扰，使小波分析（db6-5 小波）与 EEMD 的降噪效果得到显著提升，同时为包络线特征熵的精准提取奠定了基础。而在故障诊断阶段，基于 LabVIEW 采集的 1000 组有效数据（5 种状态各 200 组），为自适应神经模糊推理系统（ANFIS）提供了充足的训练集与测试集，最终实现断路器机械故障 96.67% 的总体诊断率，验证了 LabVIEW 采集数据的精准性与有效性。

平台优势与应用拓展

LabVIEW 在断路器机械故障诊断中的应用，充分体现了其图形化编程、模块化设计、硬件兼容性强、人机交互友好的核心优势，相较于传统的信号采集设备，该平台无需专业的编程基础，工程师可通过拖拽控件、连线编程的方式快速搭建采集与分析系统，大幅降低了平台开发的技术门槛；同时模块化的程序结构使平台具备良好的拓展性，可根据不同类型断路器、不同监测信号（振动、电流等）灵活调整采集参数与分析模块，适配多样化的电力设备状态监测需求。

在实际工程应用中，基于 LabVIEW 的断路器声音信号采集平台可实现现场实时监测，通过便携式工控机搭载 LabVIEW 程序，配合移动采集设备，可完成变电站现场断路器的非接触式状态监测，无需对设备进行拆解或停电，有效减少监测对电力系统正常运行的影响；同时可将采集与分析程序封装为独立的虚拟仪器（VI），实现设备状态的远程监控与数据共享，为电力设备的在线状态检修提供技术支撑，在高压断路器、变压器、隔离开关等电力设备的故障诊断中具有广泛的应用前景。

本案例通过 LabVIEW 实现了断路器机械故障诊断中声音信号的精准采集与预处理，其高效的信号处理能力、灵活的功能拓展性与良好的跨平台联动性，为电力设备机械故障的非接触式诊断提供了实用的技术方案，也为 LabVIEW 在电力系统状态监测领域的应用提供了参考，后续可结合边缘计算、物联网技术，进一步实现采集平台的智能化与网络化升级。