本文關(guān)鍵詞：基于階比分析的振動信號采集系統(tǒng)的設(shè)計

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【摘要】：大型旋轉(zhuǎn)機械廣泛應(yīng)用于電力、石化和機械制造等領(lǐng)域,在社會生產(chǎn)生活中起著重要的作用,同時其不斷朝著大型化、高速化和自動化的方向發(fā)展。對這類設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷,提高其運行的安全性和可靠性,具有十分重要的意義。振動信號的特征分析是旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)檢測與故障診斷的重要手段,其中階比分析技術(shù)是重要的分析方法�，F(xiàn)有的振動信號采集儀主要還是采用離散傅里葉變換的分析方法,對平穩(wěn)振動信號有比較理想的分析效果,但是對以升、降速過程為代表的旋轉(zhuǎn)機械非平穩(wěn)振動信號還缺乏完善而有效的特征分析功能。針對這一現(xiàn)狀,本文深入分析和研究了計算階比跟蹤分析法的基本原理與實現(xiàn)方式,并應(yīng)用軟件平臺對轉(zhuǎn)子的起轉(zhuǎn)信號進(jìn)行了階比跟蹤仿真。根據(jù)旋轉(zhuǎn)機械振動信號頻率較低、振幅較小的特點,以及計算階比跟蹤分析法的硬件要求,提出了一種適用于階比分析的多通道振動信號采集系統(tǒng)的設(shè)計方案,設(shè)計了系統(tǒng)各部分的硬件電路并繪制了PCB電路板,編寫了FPGA數(shù)據(jù)采集程序和基于UDP協(xié)議的ARM以太網(wǎng)傳輸程序。系統(tǒng)采用ARM+FPGA架構(gòu)作為數(shù)據(jù)處理和控制核心,實現(xiàn)了8通道振動信號的同步采集和2通道轉(zhuǎn)速脈沖信號的測量。ARM接收上位機發(fā)送的采集命令后通過配置FPGA的內(nèi)部邏輯,實現(xiàn)系統(tǒng)對振動信號采集通道的選擇、放大倍數(shù)的切換和A/D工作模式的控制。同時FPGA讀取A/D采集的數(shù)據(jù),經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換和FIFO緩存后由AHB高速總線發(fā)送給ARM。系統(tǒng)通過以太網(wǎng)實現(xiàn)與計算機的遠(yuǎn)程通信。對采集系統(tǒng)性能指標(biāo)進(jìn)行實驗分析的結(jié)果表明,本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對60kHz以內(nèi)頻率的信號準(zhǔn)確采樣和還原,采樣分辨率可達(dá)0.1mV,采集結(jié)果的相對誤差小于0.5%。最后使用轉(zhuǎn)子平臺搭建了測試環(huán)境,模擬轉(zhuǎn)軸質(zhì)量不平衡的故障,進(jìn)行了階比分析測試,根據(jù)得到的階比譜能有效地判斷出設(shè)備的運行狀態(tài),達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH17;TP274.2

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