【摘要】：旋轉(zhuǎn)機(jī)械是醫(yī)療、電力、航空等領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備,保障它們的安全運(yùn)行具有非常重要的意義。由于機(jī)械振動(dòng)參數(shù)可以直接反映設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),所以振動(dòng)信號(hào)分析常用于旋轉(zhuǎn)設(shè)備的維護(hù)及狀態(tài)監(jiān)測(cè)。對(duì)于大多數(shù)振動(dòng)信號(hào)有顯著的非平穩(wěn)性,使得故障檢測(cè)困難,本文開發(fā)了基于改進(jìn)型Hilbert-Huang變換的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅具有采集通道多、采樣速度快、采集精度高等特點(diǎn),而且可以自動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)信號(hào)分析和設(shè)備故障診斷。系統(tǒng)主要由外接傳感器、集成式振動(dòng)信號(hào)采集器以及上位機(jī)軟件三大部分組成。對(duì)于振動(dòng)信號(hào)采集器,其主要以ARM和FPGA為核心架構(gòu),實(shí)現(xiàn)8路振動(dòng)信號(hào)的同步采集功能。其中各通道均設(shè)計(jì)有傳感器接口切換電路、信號(hào)調(diào)理電路以及模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)電路。接口切換電路可根據(jù)實(shí)際需求接入不同類型的傳感器。對(duì)8路信號(hào)同步采集時(shí),采樣速率可達(dá)150KHz。此外,該采集器還設(shè)計(jì)有串口、以太網(wǎng)卡接口來實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)之間的通信。上位機(jī)軟件在LabVIEW開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行設(shè)計(jì),主要實(shí)現(xiàn)采集參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)保存以及信號(hào)的分析處理三種功能。該軟件通過網(wǎng)口對(duì)采集器進(jìn)行參數(shù)配置,所采集的數(shù)據(jù)可利用計(jì)算機(jī)的海量存儲(chǔ)資源進(jìn)行保存及回放。在信號(hào)的分析處理方面,本文深入研究了 Hilbert-Huang變換算法的原理,提出了相關(guān)匹配延拓法以及自適應(yīng)集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸馑惴ā２粌H降低了振動(dòng)信號(hào)在經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解時(shí)產(chǎn)生的分解誤差,而且解決了集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸庵械膮?shù)選擇問題,有效改善了Hilbert-Huang變換算法在旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備故障診斷中的分析效果。最后通過搭建振動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明,本系統(tǒng)可以較好地提取旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障特征。
[Abstract]:Rotating machinery is a key equipment in medical, electric, aviation and other fields. It is of great significance to ensure their safe operation. As the mechanical vibration parameters can directly reflect the operating state of the equipment, the vibration signal analysis is often used for maintenance and monitoring of the rotating equipment. In this paper, a fault diagnosis system for rotating machinery based on improved Hilbert-Huang transform is developed in this paper. The system not only has many characteristics of acquisition channel, fast sampling speed and high precision, but also can automatically analyze vibration signal and diagnose equipment obstacle. The system is mainly composed of external sensors and integrated vibration. The dynamic signal collector and the upper computer software are composed of three parts. For the vibration signal collector, it mainly uses ARM and FPGA as the core structure to realize the synchronous acquisition function of the 8 road vibration signals. All channels are designed with sensor interface switching circuit, signal conditioning circuit and analog to number conversion (ADC) circuit. Interface switching circuit can be based on The actual needs are connected to different types of sensors. The sampling rate of 8 channels is synchronized with 150KHz.. The collector also designs a serial port and Ethernet card interface to communicate with the host computer. The upper computer software is designed under the LabVIEW development environment, and the acquisition parameter setting, data preservation and signal need to be realized. The analysis and processing of three functions. The software is used to configure the collector through the network. The data collected can be saved and replayed by the mass storage resources of the computer. In the analysis and processing of the signal, the principle of the Hilbert-Huang transform algorithm is studied in this paper, and the related matching extension method and the adaptive set are proposed. The empirical mode decomposition algorithm not only reduces the decomposition error caused by the vibration signal in the empirical mode decomposition, but also solves the parameter selection problem in the set of empirical mode decomposition, effectively improves the analysis results of the Hilbert-Huang transform algorithm in the fault diagnosis of rotating machinery equipment. Finally, the fault is built by building a vibration experimental platform. The diagnosis system has been tested. The test results show that the system can better extract the fault characteristics of rotating machinery.
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH17

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本文編號(hào)：2131146