頻譜分析儀在設(shè)備的工作狀態(tài)檢測以及故障排查中起著重要的作用,應(yīng)用已經(jīng)遍及工業(yè)制造、工程設(shè)備、國防建設(shè)等領(lǐng)域。市場上絕大一部分的頻譜分析儀結(jié)構(gòu)繁雜、成本不菲且可測頻率范圍在100kHz以上,而針對10kHz頻率之下的頻譜儀少之又少;并且,低頻頻譜分析儀排查振動故障需現(xiàn)場測量,應(yīng)具備便攜,高性能等特點(diǎn)。Zynq-7000SoC芯片集FPGA和ARM一體化,方便從軟硬件部分來實(shí)現(xiàn)整個(gè)功能。因此,針對機(jī)械振動信號分析、故障診斷的需求,研究了一款基于Zynq-7000 SoC的低頻頻譜分析儀,可測范圍為5Hz-5kHz。整個(gè)低頻頻譜儀設(shè)計(jì)以ADI公司的AD7606作為低頻信號的采集前端,以SDK作為軟件平臺進(jìn)行系統(tǒng)驅(qū)動軟件設(shè)計(jì)。論文首先介紹了低頻頻譜儀的研究意義與國內(nèi)外現(xiàn)狀,介紹了Zynq-7000 SoC芯片的異構(gòu)特性,分析了頻譜處理中常見的影響精度的因素,就此提出了基于Zynq-7000 SoC的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方案以及提高精度的方法。就頻譜分析方式詳細(xì)說明了FFT（Fast Fourier Transformation）算法的原理,根據(jù)待測信號選了壓電式加速度傳感器、AD轉(zhuǎn)換芯片,設(shè)計(jì)了信號... 

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 本課題的研究背景與意義
    1.2 頻譜分析儀發(fā)展及研究現(xiàn)狀
        1.2.1 頻譜分析儀國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 頻譜分析儀國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 Zynq-7000開發(fā)平臺
    1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排
2 頻譜分析理論與方案
    2.1 頻譜分析基礎(chǔ)
        2.1.1 DFT與 FFT關(guān)系
        2.1.2 基-2時(shí)域抽樣FFT
    2.2 低頻頻譜分析方案設(shè)計(jì)
        2.2.1 低頻頻譜分析問題
        2.2.2 低頻頻譜分析系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)
    2.3 本章小結(jié)
3 低頻頻譜分析硬件設(shè)計(jì)
    3.1 信號調(diào)理電路設(shè)計(jì)
        3.1.1 單路濾波電路設(shè)計(jì)
        3.1.2 增益調(diào)整及電壓跟隨
    3.2 AD控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.2.1 AD7606芯片控制電路設(shè)計(jì)
        3.2.2 8通道AD采樣測試
        3.2.3 時(shí)鐘設(shè)計(jì)
    3.3 數(shù)字濾波設(shè)計(jì)
        3.3.1 FIR濾波器原理及結(jié)構(gòu)
        3.3.2 FIR濾波器實(shí)現(xiàn)
    3.4 本章小結(jié)
4 頻譜分析儀關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.1 FPGA與 ARM數(shù)據(jù)交互設(shè)計(jì)
        4.1.1 AXI-Stream總線協(xié)議介紹
        4.1.2 PL與PS間數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    4.2 RAM重疊幀技術(shù)
        4.2.1 重疊幀原理
        4.2.2 重疊幀技術(shù)實(shí)現(xiàn)
    4.3 傅里葉變換技術(shù)實(shí)現(xiàn)
        4.3.1 PL端FFT計(jì)算
        4.3.2 FFT對比驗(yàn)證
    4.4 PS端SDK任務(wù)調(diào)度
        4.4.1 DMA數(shù)據(jù)傳輸
        4.4.2 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)回讀
    4.5 本章小結(jié)
5 系統(tǒng)測試
    5.1 硬件平臺搭建
    5.2 模擬電路測試
    5.3 數(shù)據(jù)流處理測試
        5.3.1 AD數(shù)據(jù)采集測試
        5.3.2 DDR內(nèi)存讀寫測試
    5.4 FFT測試分析
6 總結(jié)及展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3662870