本文關(guān)鍵詞：電容式滑油磨粒在線監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究

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【摘要】：飛機(jī)發(fā)動機(jī)內(nèi)部的異常摩擦磨損是造成飛機(jī)運(yùn)行故障的一個重要原因,其所產(chǎn)生的磨粒攜帶大量的設(shè)備磨損信息。磨粒進(jìn)入滑油系統(tǒng)中,改變了滑油系統(tǒng)的理化性質(zhì)(包括介電常數(shù)),因此可通過對滑油系統(tǒng)的監(jiān)測來判斷設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)信息�，F(xiàn)有的滑油磨粒監(jiān)測方法有的效率低下或不靈敏,有的對實(shí)驗(yàn)人員提出較高要求。為此,本文提出了一種基于交流電橋電容測量電路的滑油磨粒數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。文中首先介紹了系統(tǒng)的工作原理,列舉了一些常見的微弱電容測量電路,并分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。通過分析比較,最終選擇交流電橋電容測量電路作為本系統(tǒng)的設(shè)計方案。繼而介紹了電容傳感器的工作原理,提出一種弧狀極板式的電容傳感器,通過ANSYS軟件對該傳感器進(jìn)行建模和仿真分析,得到傳感器的電容變化量在fF量級,且與磨粒所處位置成近似正弦規(guī)律變化。然后設(shè)計并制作了滑油磨粒數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件電路,主要包括信號發(fā)生模塊、交流電橋電容檢測模塊、差分放大模塊、相敏解調(diào)模塊以及低通濾波模塊等,并結(jié)合抗干擾相關(guān)理論,分析了硬件電路中可能存在的干擾問題,并給出了幾點(diǎn)解決措施。最后就是系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)采集的設(shè)計流程,通過搭建實(shí)驗(yàn)平臺和軟件程序的編寫,對所設(shè)計的滑油磨粒數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行測試與實(shí)驗(yàn)性能分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,信號發(fā)生電路的幅值和頻率均比較穩(wěn)定,系統(tǒng)的輸出電壓與滑油磨粒尺寸有較好的對應(yīng)關(guān)系。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用MATLAB軟件擬合后,得到平均測量精度近似為138.14uV/um。說明了磨粒特性和滑油理化性質(zhì)的變化以及發(fā)動機(jī)的磨損故障之間確實(shí)存在相關(guān)性,可通過對滑油系統(tǒng)的監(jiān)測來判斷設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)信息。
【關(guān)鍵詞】：磨粒 數(shù)據(jù)采集 傳感器 ANSYS 滑油
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V263.6;TP274.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.1.1 研究背景11
• 1.1.2 研究意義11-12
• 1.2 發(fā)動機(jī)磨損介紹12-13
• 1.2.1 磨損過程的分析12
• 1.2.2 磨損的影響因素12-13
• 1.2.3 磨粒的分類13
• 1.3 常見的滑油磨粒檢測方法介紹13-15
• 1.3.1 鐵譜分析技術(shù)14
• 1.3.2 光譜分析技術(shù)14
• 1.3.3 自動磨粒檢測分析技術(shù)14
• 1.3.4 掃描電鏡能譜分析技術(shù)14-15
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢15-17
• 1.4.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4.2 未來發(fā)展趨勢16-17
• 1.5 本文主要內(nèi)容17-18
• 第二章 系統(tǒng)的工作原理與設(shè)計方案18-25
• 2.1 系統(tǒng)工作原理18-22
• 2.1.1 交流鎖相放大法18-19
• 2.1.2 諧振法19
• 2.1.3 充放電法19-20
• 2.1.4 交流電橋法20-21
• 2.1.5 系統(tǒng)方案21-22
• 2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計22-23
• 2.3 本章小結(jié)23-25
• 第三章 電容傳感器的設(shè)計與分析25-36
• 3.1 電容傳感器的工作原理25-29
• 3.1.1 電容傳感器的理論基礎(chǔ)25-26
• 3.1.2 電介質(zhì)在靜電場中的理論研究26-27
• 3.1.3 滑油磨粒與電容值的關(guān)系27-29
• 3.2 電容傳感器的結(jié)構(gòu)與分析29-33
• 3.2.1 傳感器結(jié)構(gòu)介紹29-30
• 3.2.2 電容傳感器的理論推導(dǎo)30-32
• 3.2.3 電容傳感器的參數(shù)分析32-33
• 3.3 電容傳感器性能分析33-35
• 3.3.1 傳感器模型分析基礎(chǔ)33
• 3.3.2 仿真性能分析33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第四章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計36-52
• 4.1 信號發(fā)生電路36-40
• 4.1.1 DDS信號發(fā)生器36-38
• 4.1.2 輸出信號的處理38-40
• 4.2 交流電橋電容測量電路40-42
• 4.3 放大電路42-44
• 4.3.1 差分放大電路42-44
• 4.3.2 可調(diào)增益放大電路44
• 4.4 相敏解調(diào)電路44-51
• 4.4.1 開關(guān)解調(diào)45-46
• 4.4.2 數(shù)字解調(diào)46-47
• 4.4.3 乘法解調(diào)47-49
• 4.4.4 低通濾波電路49-51
• 4.5 硬件抗干擾分析51
• 4.6 本章小結(jié)51-52
• 第五章 程序設(shè)計與系統(tǒng)性能分析52-62
• 5.1 控制器設(shè)計流程52-56
• 5.1.1 控制器介紹52-53
• 5.1.2 軟件開發(fā)環(huán)境53-54
• 5.1.3 程序設(shè)計54-56
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果測試56-60
• 5.2.1 信號發(fā)生電路測試56-58
• 5.2.2 滑油磨粒數(shù)據(jù)測試58-59
• 5.2.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性測試59-60
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析60-61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 第六章 總結(jié)與展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文70

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本文編號：1132131