PCB 平面绕组力矩电机凭借体积小、低速运行平稳、转矩控制精度高的特点，广泛应用于生物测量仪等精密时域干涉系统中，其运行稳定性直接决定了设备的测量精度与可靠性。该类电机故障类型覆盖电气、机械、励磁三大类，早期故障隐蔽性强，常规监测手段存在参数单一、信号处理能力弱、界面交互性差的问题，难以实现故障的早期识别与预警。
LabVIEW 可实现多物理量同步采集、实时信号分析与故障特征可视化识别，能够充分满足精密电机在线监测的工程需求。
硬件架构
系统硬件采用 “传感器 + 数据采集卡 + 上位机” 的标准化架构，针对电机三类故障的特征机理，选取电压、电流、振动、温度四类核心监测参量，实现故障特征的全覆盖采集。
电压与电流测量选用闭环霍尔传感器，在电隔离条件下实现高精度测量，匹配电机额定工况的测量范围与信号带宽；振动测量选用 IEPE 压电式加速度传感器，搭配恒流源适配器完成电机壳体振动信号拾取，覆盖轴承故障、气隙偏心对应的全特征频段；温度测量选用集成式温度传感器，直接输出与摄氏温度成正比的电压信号，无需额外设计调理电路。数据采集卡选用 16 位分辨率、多通道同步采样的 USB 总线设备，单通道最高采样率 250kS/s，支持单端 / 差分测量模式，可通过 LabVIEW 的 DAQ 驱动库实现即插即用，无需复杂的底层寄存器配置，大幅缩短硬件调试周期。
软件设计
软件系统基于 LabVIEW 平台开发，采用模块化设计思想，核心分为三大功能单元，各单元独立开发、无缝衔接，便于后期功能迭代与现场维护。
数据采集与显示单元，通过 LabVIEW 内置的 DAQ 函数库完成采集参数配置、采样任务启停与数据实时读取，采样通道、量程、采样率等参数可通过前面板直接配置，无需修改程序代码；采集到的四路信号以实时波形图的形式同步呈现，波形缩放、游标测量、幅值实时刷新等功能均通过 LabVIEW 原生控件实现，交互逻辑完全贴合工程人员操作习惯。
数据处理单元，针对原始采集信号中的噪声干扰，集成了数字滤波、时频分析等全链路算法，所有算法均通过 LabVIEW 信号处理工具包的内置 VI 实现，无需手动编写底层算法代码。
历史数据查询单元，采用 LabVIEW 原生的 TDMS 文件格式完成数据存储，该格式针对波形数据优化了读写速度，支持海量数据高速存储，同时可直接通过 Excel、MATLAB 等软件打开读取；数据回放功能可完整还原历史工况的波形数据，支持按时间索引调取、多工况波形对比分析，充分满足故障回溯的工程需求。
信号处理
针对不同类型信号的故障特征，在 LabVIEW 中搭建了分级信号处理链路，充分发挥其图形化编程的优势，可直观查看每一级处理的效果，参数调整后可立即完成验证，大幅提升算法调试效率。
对于电压、电流信号，采用 Butterworth 低通滤波完成基础去噪，该滤波器在通带内具有平坦的幅频特性，可有效滤除高频噪声同时保留信号的故障特征，通过 LabVIEW 的滤波器 VI 可直接配置阶数、截止频率等参数，实时对比滤波前后的波形变化。
对于振动信号，在基础滤波后叠加小波阈值去噪，选用 Daubechies 小波基完成 5 层分解，通过软阈值函数处理小波系数，有效抑制噪声的同时保留振动信号中的冲击特征；同时通过 LabVIEW 的 FFT 与功率谱分析 VI，完成振动信号从时域到频域的转换，提取故障对应的特征频率，实现轴承故障、气隙偏心的精准识别。
系统验证
通过搭建实验平台完成系统功能与性能验证，实验对象为 PCB 平面绕组力矩电机，额定电压 24V，额定功率 48W。实验过程中，系统可稳定完成四路信号的同步采集与实时显示，10kS/s 采样率下无数据丢包、波形卡顿现象。
通过模拟不同故障工况，验证了系统的故障识别能力：驱动电路异常时，电压、电流波形出现畸变与幅值波动，系统可通过时域波形特征快速识别电气故障；电机轴承出现磨损时，振动信号的频谱在对应特征频率处出现明显峰值，系统可通过频域分析结果完成机械故障定位；电机定子温升异常时，温度趋势曲线可实时呈现变化过程，为励磁故障预警提供数据支撑。历史数据存储与回放功能可完整还原故障发生前后的全工况数据，为故障机理分析提供完整的数据链。
应用优化
针对工业现场的实际应用需求，基于 LabVIEW 平台完成了多项功能拓展，进一步提升系统的工程适用性。利用 LabVIEW 的网络发布功能，将监测界面发布至局域网内，实现多终端的远程监测与数据查看，无需在现场部署上位机；通过 LabVIEW 的脚本节点，可直接调用 Python、MATLAB 编写的智能诊断算法，拓展系统的故障智能识别能力。
针对工业现场的长期运行需求，增加了参数配置权限管理、故障阈值报警、报警日志自动存储等功能；TDMS 文件格式可直接对接工业数据库，实现监测数据的长期归档与批量分析，满足设备全生命周期管理的需求。系统整体开发周期短、维护成本低，可快速适配不同类型电机的状态监测需求，具备极高的工程推广价值。
