發(fā)布時間：2017-10-18 14:41

  本文關鍵詞：基于STM32的隔膜泵振動信號采集監(jiān)測與分析研究

  更多相關文章： 隔膜泵 STM32F107 SVD分解 BP神經網絡算法 混合編程

【摘要】：管道輸送是礦物資源輸送的主要方式之一,而往復式高壓活塞隔膜泵(文中簡稱：隔膜泵)是管道輸送機構中核心的部分,對它進行實時監(jiān)測和維護是很有必要的,其中隔膜泵中的單向閥屬于消耗性原件,是整個隔膜泵中最先被損害的部分。為了防止單向閥故障導致泵體的損壞,則需對其進行實時監(jiān)測。本文利用振動信號檢測技術,采集單向閥運行全過程的振動信號,再對其進行以故障識別為目的的振動信號處理分析。針對現場工況復雜不易鋪設電纜、且有線信號采集方式移動性差的缺點,本文設計并實現了一種基于STM32F107VCT6和nRF24L01的無線振動信號采集監(jiān)測系統(tǒng),考慮到實際工廠環(huán)境惡劣,不適合人長期現場監(jiān)視設備,故將采集的數據通過以太網的方式傳至服務器,實現遠程對單向閥進行實時監(jiān)測。本文的主要內容和研究成果如下：1)本系統(tǒng)可以實現多通道并行實時信號采集和高速傳輸。振動信號采集主要由模擬信號采集調理模塊、數據的無線發(fā)送和接收模塊、核心控制模塊等組成。其中核心控制模塊的設計包括對信號放大電路的增益控制、模／數轉換的控制和FIFO緩存芯片的時鐘控制。本文以針對性高、傳輸速度快、傳輸數據準確為設計原則,以提高系統(tǒng)的監(jiān)測性能。2)本文根據振動信號采集硬件電路的功能需求,采用模塊化的思路,對驅動程序進行設計�？刂茖崿F振動信號采集、USB2.0接口數據傳輸、無線數據收發(fā)和以太網數據發(fā)送功能的實現。硬件電路在驅動程序的驅動下才能采集到振動信號。3)本文對采集到的振動信號通過SVD算法進行去噪和特征提取,然后利用BP神經網絡算法對單向閥故障信號進行識別,以判斷單向閥的故障。為了提高上位機監(jiān)測軟件對數據的處理能力和結果的直觀顯示,使用LABVIEW與MATLAB混合編程的方式,設計上位機監(jiān)測軟件。該上位機軟件可以對采集的數據進行處理、分析和結果顯示、故障預警及保存結果等操作。整個系統(tǒng)可以在不干擾隔膜泵運行的情況下實現對隔膜泵的遠程實時監(jiān)測。本文設計實現了隔膜泵單向閥振動信號采集監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā),并在真實的環(huán)境下對系統(tǒng)進行了測試,證明系統(tǒng)工作性能良好,能較好的監(jiān)測出隔膜泵的故障。本文完成了隔膜泵單向閥振動信號采集監(jiān)測與分析研究。最后,基于整體工作的總結,并對本設計的后續(xù)工作做出了展望。
【關鍵詞】：隔膜泵 STM32F107 SVD分解 BP神經網絡算法 混合編程
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD634;TP274
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 研究背景及意義11-14
• 1.1.1 漿體管道輸送技術的發(fā)展概述11-12
• 1.1.2 往復式隔膜泵在管道運輸中的重要作用12-14
• 1.1.3 對隔膜泵單向閥運行情況監(jiān)測的重要意義14
• 1.2 國內外發(fā)展現狀及趨勢14-16
• 1.2.1 振動信號檢測技術的應用領域14-15
• 1.2.2 振動信號采集監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展狀況15-16
• 1.3 論文研究內容16-21
• 1.3.1 主要工作及思路16-18
• 1.3.2 技術難點分析18
• 1.3.3 論文章節(jié)安排18-21
• 第二章 往復式隔膜泵單向閥振動信號采集及傳輸電路設計21-37
• 2.1 系統(tǒng)整體硬件框架結構21
• 2.2 振動信號采集傳感器選擇21-25
• 2.2.1 傳感器的選擇22-24
• 2.2.2 傳感器可行性分析24-25
• 2.3 核心控制模塊設計25-28
• 2.3.1 微處理器選型25
• 2.3.2 STM32主控模塊電路25-26
• 2.3.3 STM32外圍電路26-28
• 2.4 模擬信號采集部分的電路設計28-32
• 2.4.1 直流恒流激勵源電路28
• 2.4.2 VREF基準電壓電路28-29
• 2.4.3 前置放大電路29-30
• 2.4.4 濾波電路30
• 2.4.5 增益可控放大及A/D轉換電路30-31
• 2.4.6 FIFO模塊31-32
• 2.5 數據發(fā)送和接收傳輸模塊設計32-36
• 2.5.1 USB2.0塊傳輸接口電路32-33
• 2.5.2 nRF24L01發(fā)送接收外圍電路33-34
• 2.5.3 以太網數據傳輸電路34-36
• 2.6 本章小結36-37
• 第三章 采集節(jié)點與協調節(jié)點驅動軟件的設計37-55
• 3.1 采集節(jié)點軟件設計37-41
• 3.1.1 ARM開發(fā)環(huán)境37
• 3.1.2 振動信號采集程序設計37-41
• 3.2 數據校驗41-43
• 3.2.1 數據校驗方法簡述41
• 3.2.2 數據校驗程序設計41-43
• 3.3 數據壓縮43-44
• 3.3.1 數據壓縮簡述43
• 3.3.2 數據壓縮程序設計43-44
• 3.4 振動數據傳輸44-54
• 3.4.1 USB2.0塊傳輸程序設計44-45
• 3.4.2 USB系統(tǒng)的設備枚舉過程45-47
• 3.4.3 USB設備配置47-49
• 3.4.4 NRF24L01數據發(fā)送與接收軟件設計49-52
• 3.4.5 以太網程序設計52-54
• 3.5 本章小結54-55
• 第四章 單向閥故障監(jiān)測系統(tǒng)的上位機設計55-69
• 4.1 基于SVD的振動信號特征提取55-58
• 4.1.1 SVD的基本理論56-57
• 4.1.2 Hankel矩陣構造57-58
• 4.2 BP神經網絡算法的故障診斷58-60
• 4.2.1 BP神經網絡算法模型58-59
• 4.2.2 BP神經網絡應用于隔膜泵單向閥的故障診斷59-60
• 4.2.3 BP神經網絡在隔膜泵故障診斷中的使用步驟60
• 4.3 上位機監(jiān)測軟件的設計60-65
• 4.3.1 LABVIEW與MATLAB混合編程方法研究60-61
• 4.3.2 基于動態(tài)鏈接庫(DLL)技術61-63
• 4.3.3 基于TCP/IP通信技術的服務器數據讀取63-64
• 4.3.4 監(jiān)測軟件設計功能介紹64
• 4.3.5 軟件使用說明64-65
• 4.4 算法驗證和系統(tǒng)運行及結果分析65-68
• 4.4.1 在MATLAB環(huán)境下對采集的準確數據進行分析66-67
• 4.4.2 整個系統(tǒng)調試及結果分析67-68
• 4.5 本章小結68-69
• 第五章 總結與展望69-71
• 5.1 工作總結69
• 5.2 工作展望69-71
• 致謝71-73
• 參考文獻73-77
• 附錄A (攻讀碩士期間發(fā)表的論文)77
• 附錄B (攻讀碩士期間申請的軟件著作權)77

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前3條

1 王慧;陳長征;;基于STM32F103RBT6的振動信號采集系統(tǒng)[J];環(huán)境技術;2013年05期

2 劉偉;王汝琳;張守祥;閆玉華;張巖;;基于DSP和ADS8509的煤矸石振動信號實時采集[J];煤礦機械;2009年07期

3 ;[J];;年期

中國重要會議論文全文數據庫 前6條

1 佟威;賈媛;嵇啟春;;鋼包出鋼口振動信號采集分析系統(tǒng)設計[A];中國計量協會冶金分會2008年會論文集[C];2008年

2 佟威;賈媛;嵇啟春;;鋼包出鋼口振動信號采集分析系統(tǒng)設計[A];2008全國第十三屆自動化應用技術學術交流會論文集[C];2008年

3 楊寶榮;張澤;;NI 8通道聲音與振動信號采集卡及其應用[A];全國第三屆信號和智能信息處理與應用學術交流會�？痆C];2009年

4 蔣濟同;唐世振;;基于MATLAB的振動信號采集與分析系統(tǒng)的研究[A];第九屆全國振動理論及應用學術會議論文集[C];2007年

5 蔣濟同;唐世振;;基于MATLAB的振動信號采集與分析系統(tǒng)的研究[A];第九屆全國振動理論及應用學術會議論文摘要集[C];2007年

6 孔凡讓;劉志剛;王建平;馮志華;張平;廖國斌;吳章維;;分析振動信號的新方法——“海量彩圖法”[A];第十屆全國設備監(jiān)測與診斷技術學術會議論文集[C];2000年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 沙長源;船艦振動信號采集與數據分析研究[D];上海交通大學;2015年

2 倪光明;激光輔助多通道振動信號采集處理系統(tǒng)[D];電子科技大學;2014年

3 龔楚云;基于Visual C++的振動信號采集分析系統(tǒng)的研究[D];天津工業(yè)大學;2016年

4 陳生學;基于STM32的隔膜泵振動信號采集監(jiān)測與分析研究[D];昆明理工大學;2016年

5 宋雅琪;基于階比分析的振動信號采集系統(tǒng)的設計[D];天津工業(yè)大學;2016年

6 鹿海霞;嵌入式振動信號采集系統(tǒng)網絡通信設計[D];東南大學;2006年

7 蔣玲莉;多功能集成式振動信號采集與分析系統(tǒng)設計[D];湖南科技大學;2007年

8 鄭維彪;利用聲卡進行振動信號采集和分析研究[D];南京航空航天大學;2008年

9 彭哲;基于TMS320VC5410A DSP的振動信號采集與數字分析儀表[D];武漢科技大學;2010年

10 李杰;用于摩擦磨損試驗裝置的振動信號采集系統(tǒng)研究[D];大連海事大學;2009年

，

本文編號：1055499