本文關(guān)鍵詞：弱信號(hào)檢測(cè)方法及其在扭矩精確測(cè)量中的應(yīng)用研究

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【摘要】：扭矩作為反映螺紋緊固件裝配質(zhì)量的重要參數(shù),對(duì)保障設(shè)備安全運(yùn)行和提高使用壽命具有重要意義。工程實(shí)際中,由于扭矩信號(hào)非常微弱且易受外部噪聲影響,信噪比較低,很難通過(guò)常規(guī)的濾波方法進(jìn)行處理。弱信號(hào)檢測(cè)作為檢測(cè)被噪聲淹沒(méi)微弱信號(hào)的尖端技術(shù),其應(yīng)用范圍遍及地質(zhì)勘探、工業(yè)控制、航空航天、機(jī)械設(shè)計(jì)制造等領(lǐng)域,相關(guān)儀器已成為現(xiàn)代科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的設(shè)備。本文通過(guò)對(duì)弱信號(hào)檢測(cè)理論和方法進(jìn)行研究,結(jié)合扭矩信號(hào)的特點(diǎn)對(duì)傳統(tǒng)弱信號(hào)檢測(cè)方法進(jìn)行改進(jìn),并將改進(jìn)的弱信號(hào)檢測(cè)算法應(yīng)用到實(shí)際微弱扭矩信號(hào)的檢測(cè)中,最終研制出新的高精度弱信號(hào)檢測(cè)設(shè)備以提高扭矩測(cè)量精度。本文首先對(duì)扭矩測(cè)量特點(diǎn)和研究意義進(jìn)行了簡(jiǎn)要論述,在此基礎(chǔ)上對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)和扭矩傳感器發(fā)展及現(xiàn)狀做了綜述性的分析。其次,本文對(duì)應(yīng)變式扭矩測(cè)量原理進(jìn)行概述。針對(duì)目前扭矩測(cè)量中廣泛應(yīng)用的電阻應(yīng)變式傳感器,分析了傳感器輸出信號(hào)特點(diǎn)和噪聲來(lái)源及規(guī)律,給出了符合實(shí)際的扭矩信號(hào)數(shù)學(xué)模型。本文重點(diǎn)論述了小波閾值去噪算法的原理和方法,在此基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)的弱信號(hào)檢測(cè)算法,并通過(guò)MATLAB仿真驗(yàn)證了改進(jìn)算法應(yīng)用于扭矩弱信號(hào)檢測(cè)的有效性和可行性。最后,設(shè)計(jì)并完成了一套扭矩測(cè)量系統(tǒng)。系統(tǒng)采用電阻應(yīng)變式扭矩傳感器采集扭矩變化時(shí)產(chǎn)生的微弱信號(hào),經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大和濾波去除高頻干擾,再由24位高精度Sigma-Delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7192轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后送至基于ARM Cortex-M4內(nèi)核的數(shù)字信號(hào)控制器STM32F4進(jìn)行處理,使用ARM-MDK編程實(shí)現(xiàn)小波閾值去噪后,再計(jì)算出相應(yīng)的扭矩值,然后將得到的扭矩?cái)?shù)值送LCD顯示,并能通過(guò)無(wú)線方式傳輸,供遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)記錄和分析。為了方便用戶使用和提高系統(tǒng)可靠性,系統(tǒng)允許設(shè)置扭矩測(cè)量限定條件。如果測(cè)得的扭矩?cái)?shù)值達(dá)到或超過(guò)限定值,系統(tǒng)能夠發(fā)出聲光報(bào)警進(jìn)行提示。測(cè)試結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的扭矩測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度可達(dá)0.6%F.S.,實(shí)現(xiàn)了扭矩的精確測(cè)量和實(shí)時(shí)顯示,且系統(tǒng)功耗低,運(yùn)行穩(wěn)定可靠。本文的主要研究成果不僅可以直接應(yīng)用于工具標(biāo)定、螺紋裝配和安全檢測(cè)等實(shí)際扭矩檢測(cè)中,而且對(duì)今后的弱信號(hào)檢測(cè)和硬件實(shí)現(xiàn)具有一定的理論和實(shí)際意義。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN911.23;TH82

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本文編號(hào)：1303351