便攜式旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計——基于振動信號的分析.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、旋轉(zhuǎn)機(jī)械在各行各業(yè)中應(yīng)用十分廣泛,其中許多設(shè)備都是生產(chǎn)流程上的關(guān)鍵機(jī)械設(shè)備,是企業(yè)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的主要對象。加強(qiáng)這類設(shè)備的監(jiān)測診斷,為確保設(shè)備完全高效運(yùn)轉(zhuǎn),增加產(chǎn)量,提高產(chǎn)品質(zhì)量,改善企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都具有重要意義,而傳統(tǒng)的設(shè)備振動監(jiān)測系統(tǒng),一般由傳感器、信號處理電路、檢測結(jié)果顯示、控制面板這幾個部分組成,是一臺獨(dú)立的測試診斷裝置,其功能主要是信號的采集與控制、分析與處理和結(jié)果的表達(dá)與輸出。這些功能由儀器廠家給定,都是通過硬件電路和固件

2、程序來實現(xiàn),構(gòu)成一般是固定的。正是因為它的功能是以硬件的形式存在的,從而決定了傳統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)只能由儀器廠家來定義、制造和維修,而用戶無法隨意改變其結(jié)構(gòu)和功能,靈活性差。另外,傳統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用高,開發(fā)周期和技術(shù)更新周期長,傳統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)很難與其它儀器設(shè)備的連接使用,一般都是獨(dú)立使用、手動操作,對于復(fù)雜、多參數(shù)測試的場合,使用起來就很不方便,其局限性非常明顯。同時,旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的振動信號中蘊(yùn)藏了大量的信息

3、,能夠幫助人們正確判斷各類旋轉(zhuǎn)機(jī)械在運(yùn)行過程中的狀態(tài)?;谏鲜銮闆r,開發(fā)并設(shè)計實現(xiàn)了基于振動分析的旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),這種狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)從某種意義上說也是一種虛擬儀器。由計算機(jī)、應(yīng)用軟件和儀器硬件三部分組成,通過軟件將計算機(jī)硬件和儀器的硬件有機(jī)融合為一體,把計算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理分析能力和儀器硬件測量、控制能力結(jié)合在一起,通過應(yīng)用軟件實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理、顯示、存儲和波形分析。 系統(tǒng)設(shè)計思想:采用振動傳感器采集旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中所

4、產(chǎn)生的振動信號,經(jīng)過硬件電路的濾波放大、A/D轉(zhuǎn)換,再通過USB接口把數(shù)據(jù)上傳到計算機(jī)中進(jìn)行處理;上位機(jī)可以對數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行采樣率、通道選擇等相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置;通過應(yīng)用軟件實現(xiàn)信號分析處理和畫出相關(guān)的分析波形圖;然后,通過相關(guān)的波形的分析和頻譜分析判斷機(jī)械設(shè)備的健康狀況。 本文的主要內(nèi)容包括: 首先,對旋轉(zhuǎn)機(jī)械的常見故障的原因、振動特點(diǎn)以及振動診斷方法進(jìn)行了深入的討論,介紹了振動信號的時域和頻域分析處理方法,提出系統(tǒng)設(shè)計思

5、想。 其次,分析了旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計。系統(tǒng)硬件采用了主/從單片協(xié)同工作設(shè)計思想,主單片機(jī)控制整個硬件系統(tǒng),從單片機(jī)控制數(shù)據(jù)采集,這樣設(shè)計的目的是為了提高數(shù)據(jù)采集的速度和精度。詳細(xì)介紹了硬件系統(tǒng)中的濾波電路設(shè)計、放大電路設(shè)計、ADC單元設(shè)計、控制單元設(shè)計和USB接口單元設(shè)計。 再次,介紹了系統(tǒng)固件程序設(shè)計和應(yīng)用程序功能模塊。系統(tǒng)固件程序包括單片機(jī)控制程序、中斷程序和USB通信程序等;系統(tǒng)功能模塊包括:時域圖、頻

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