基于FPGA的低頻振動(dòng)信號(hào)頻譜分析儀設(shè)計(jì)研究.pdf

1、低頻振動(dòng)信號(hào)頻譜分析儀是把振動(dòng)信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域進(jìn)行分析,通過(guò)分析頻譜參數(shù)從而對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試維護(hù)、故障診斷、工作檢測(cè)等。在工廠生產(chǎn)、工程機(jī)械、軍事國(guó)防等領(lǐng)域有著重要的作用。
　　 目前的頻譜分析儀,大多數(shù)都使用模擬電子技術(shù),結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、體積大、功耗高、測(cè)量頻段一般在100KHz以上,而適用于1KHz以下的低頻振動(dòng)領(lǐng)域的頻譜儀相對(duì)較少;此外,頻譜儀在信號(hào)處理過(guò)程中,當(dāng)需要分析放大局部頻譜時(shí),往往是通過(guò)增加采樣點(diǎn),加大采樣

2、頻率的方式進(jìn)行局部細(xì)化放大,但是這些方式會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)算量大大增加、消耗了系統(tǒng)資源。
　　 本文針對(duì)此類(lèi)不足,研究了一款基于FPGA的專(zhuān)門(mén)測(cè)量低于1KHz低頻信號(hào)的頻譜分析儀。并且系統(tǒng)采用頻譜細(xì)化算法,解決了傳統(tǒng)FFT算法在局部頻率分辨率上不足的缺點(diǎn),改善了局部頻譜的分辨率,最關(guān)鍵的是通過(guò)細(xì)化算法無(wú)需增大系統(tǒng)運(yùn)算量即可清晰的觀察到局部細(xì)化放大的頻譜。整個(gè)低頻振動(dòng)信號(hào)頻譜儀系統(tǒng)的研究采用了SOPC技術(shù),利用NiosⅡ軟核處理器來(lái)控制

3、整個(gè)系統(tǒng),提升了系統(tǒng)的可靠性,同時(shí)減小了體統(tǒng)體積、降低了功耗,也為以后的維護(hù)和升級(jí)帶來(lái)了極大的方便。
　　 論文首先簡(jiǎn)要分析了低頻振動(dòng)信號(hào)頻譜分析的原理、頻譜細(xì)化算法,其次提出系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案和頻譜處理中要解決的關(guān)鍵技術(shù),然后詳細(xì)闡述了頻譜儀(包括NiosⅡ控制軟核及FPGA的數(shù)據(jù)處理模塊)的硬件單元結(jié)構(gòu)和軟件算法的實(shí)現(xiàn)。最后把這個(gè)系統(tǒng)在武漢凌特公司的LTE-SOPC-02FDSOPC開(kāi)發(fā)平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明此系統(tǒng)性