發(fā)布時(shí)間：2017-07-26 20:40

  本文關(guān)鍵詞：基于DSP的振動(dòng)信號(hào)采集及處理模塊研制

  更多相關(guān)文章： DSP 旋轉(zhuǎn)機(jī)械 振動(dòng)信號(hào) 數(shù)據(jù)采集 特征提取

【摘要】：隨著科技與工業(yè)的飛速發(fā)展,旋轉(zhuǎn)機(jī)械越來越多地應(yīng)用在生產(chǎn)和工程系統(tǒng)中。因此,旋轉(zhuǎn)機(jī)械通常在系統(tǒng)中占據(jù)著重要的地位,其健康程度將會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作性能產(chǎn)生極大的影響,甚至?xí)P(guān)系到生產(chǎn)過程中的安全性。監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀況,利用分析其運(yùn)行過程中的振動(dòng)信號(hào),根據(jù)振動(dòng)信號(hào)某些特征的變化來判定機(jī)械健康狀況,對(duì)于提高生產(chǎn)效率和減少重大安全事故具有積極的意義。本課題旨在研制對(duì)多路振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行同步采集和存儲(chǔ)的模塊,并以嵌入式DSP芯片作為處理器,對(duì)采集到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行特征提取,處理后的結(jié)果可經(jīng)過以太網(wǎng)接口上傳至計(jì)算機(jī)供用戶閱讀查看。采用嵌入式處理器作為模塊的核心處理設(shè)備,直接對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)了將數(shù)據(jù)處理過程前移至傳感器節(jié)點(diǎn)處,從而減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧?降低了數(shù)據(jù)通道的傳輸壓力,也減少了對(duì)上位機(jī)資源的占用。本文闡述了旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的特征與分析處理方法,制定了模塊的技術(shù)指標(biāo),并依照技術(shù)指標(biāo)制定了模塊硬件和軟件的設(shè)計(jì)方案。硬件方面:首先,根據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的特征,完成了傳感器的選取并進(jìn)行了傳感器供電電源的設(shè)計(jì);其次,借助Multisim仿真軟件對(duì)模擬信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行了設(shè)計(jì),對(duì)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行隔直、放大和濾波的預(yù)處理操作;隨后,闡述了DSP系統(tǒng)、A/D轉(zhuǎn)換模塊以及通信接口的設(shè)計(jì)方式;最后,對(duì)FPGA的控制邏輯設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)地闡述,其實(shí)現(xiàn)了對(duì)ADC的驅(qū)動(dòng)控制、FPGA與DSP的數(shù)據(jù)傳輸和基于TCP協(xié)議的網(wǎng)口通信。軟件方面:首先,在CCS開發(fā)環(huán)境上進(jìn)行了基于C語言的DSP程序設(shè)計(jì),其中主要論述了時(shí)域處理算法和變換域處理算法的軟件設(shè)計(jì);隨后,利用LabVIEW對(duì)TCP協(xié)議的支持,進(jìn)行了上位機(jī)網(wǎng)口通信軟件和用戶面板的設(shè)計(jì)。本文最后對(duì)所研制振動(dòng)信號(hào)采集及處理模塊進(jìn)行了軟硬件功能測(cè)試和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明,各個(gè)環(huán)節(jié)硬件功能正常,均滿足設(shè)計(jì)和指標(biāo)的要求,并且模塊可以對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的典型故障實(shí)現(xiàn)特征提取。
【關(guān)鍵詞】：DSP 旋轉(zhuǎn)機(jī)械 振動(dòng)信號(hào) 數(shù)據(jù)采集 特征提取
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH17;TP274
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 振動(dòng)信號(hào)處理方法研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 振動(dòng)檢測(cè)與處理設(shè)備研制現(xiàn)狀11-12
• 1.3 DSP在信號(hào)處理領(lǐng)域的應(yīng)用12-13
• 1.4 旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的特征與分析方法13-16
• 1.4.1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的特征13
• 1.4.2 旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的分析方法13-16
• 1.5 本文的研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)16-18
• 第2章 總體方案設(shè)計(jì)18-23
• 2.1 主要功能和技術(shù)指標(biāo)18
• 2.2 硬件方案設(shè)計(jì)18-20
• 2.3 軟件方案設(shè)計(jì)20-22
• 2.3.1 DSP程序方案設(shè)計(jì)20-21
• 2.3.2 上位機(jī)軟件方案設(shè)計(jì)21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第3章 硬件設(shè)計(jì)23-43
• 3.1 振動(dòng)加速度傳感器選取23-24
• 3.2 IEPE傳感器恒流源供電電路設(shè)計(jì)24-25
• 3.3 信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)25-28
• 3.3.1 隔直電路25-26
• 3.3.2 放大電路26-27
• 3.3.3 濾波電路27-28
• 3.4 DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)28-33
• 3.4.1 DSP最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)28-30
• 3.4.2 EMIF接口電路設(shè)計(jì)30-33
• 3.5 A/D模塊設(shè)計(jì)33-34
• 3.6 通信接口設(shè)計(jì)34-36
• 3.7 FPGA的控制邏輯設(shè)計(jì)36-42
• 3.7.1 邏輯總體設(shè)計(jì)36
• 3.7.2 ADC控制邏輯設(shè)計(jì)36-39
• 3.7.3 DSP數(shù)據(jù)傳輸邏輯設(shè)計(jì)39-40
• 3.7.4 網(wǎng)口邏輯設(shè)計(jì)40-42
• 3.8 本章小結(jié)42-43
• 第4章 軟件設(shè)計(jì)43-55
• 4.1 DSP程序軟件設(shè)計(jì)43-51
• 4.1.1 總體設(shè)計(jì)43
• 4.1.2 DSP初始化43-46
• 4.1.3 DSP數(shù)據(jù)傳輸程序46
• 4.1.4 DSP算法程序設(shè)計(jì)46-51
• 4.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)51-54
• 4.2.1 總體設(shè)計(jì)51
• 4.2.2 網(wǎng)口通信程序設(shè)計(jì)51-53
• 4.2.3 用戶界面設(shè)計(jì)53-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 第5章 模塊調(diào)試與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證55-67
• 5.1 模塊調(diào)試55-58
• 5.1.1 調(diào)理電路調(diào)試55-56
• 5.1.2 A/D模塊調(diào)試56-57
• 5.1.3 DSP與FPGA通信功能調(diào)試57
• 5.1.4 網(wǎng)口通信調(diào)試57-58
• 5.1.5 調(diào)試中遇到的問題58
• 5.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹58-59
• 5.3 齒輪測(cè)試實(shí)驗(yàn)59-63
• 5.3.1 健康齒輪在不同轉(zhuǎn)速下的實(shí)驗(yàn)59-61
• 5.3.2 故障齒輪在相同轉(zhuǎn)速下的實(shí)驗(yàn)61-63
• 5.4 軸承測(cè)試實(shí)驗(yàn)63-66
• 5.4.1 滾動(dòng)軸承故障特征分析63-64
• 5.4.2 軸承特征頻率測(cè)試實(shí)驗(yàn)64-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 附錄73-75
• 致謝75

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本文編號(hào)：578280