《振动信号数据采集与处理系统的研制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《振动信号数据采集与处理系统的研制（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、便携式振动信号数据便携式振动信号数据 采集与处理系统的研究采集与处理系统的研究 摘要摘要 本课题采用自行开发的振动信号数据釆集板与 PC104 相结合的集成技术，研制了 一便携式振动信号数据釆集与处理系统，着重解决了目前两个比较难以解决的问题： 一是采集同一机组的不同测点时，釆集到的信号间的相位如何保持一致的问题；二是 在转速不恒定情况下，怎样实现抗混叠滤波的问题。 论文简要介绍了目前便携式振动信号数据釆集与处理系统的发展 及国内外的现状 及本课题的现实意义；提出了实现本系统的可能方案 及最终方案的选择；研制了该系 统的硬件电路，主要包括：信号输入 模块、信号调理模块、信号釆集模块、信号处理
2、模块；设计了 下数据采集板的驱动程序；给出了该系统的软件设计整体框架及所要 完成的功能。 关键词关键词：数据采集，信号调理，抗混叠滤波，锁相环RES EARCH ON A P ORT ALBE VI BROS I GNAL A C Q UI S I T I O N A ND P R O C E S S I NG S YS T E M ABS T RACTA p o r t a b l e v i b r o s i g n a l a c q u i s i t i o n a n d p r o c e s s i n g s y s t e m i s r e a l i z e d ,
3、. b a s e d o n p c 1 0 4 t e c h n o l o g y a n d t h e p o r t a b l e v i b r o s i g n a l d a t a a c q u i s i t i o n b o a r d w h i c h i s d e v e l o p e d a c c o r d i n g t o t h e f i e l d r e q u e s t s . T h e s y s t e m f o c u s e s o n s o l v i n g t h e p r o b l e ms o f k
4、 e e p i n g c o n s i s t e n t a m o n g s e v e r a l s i g n a l s p h a s e s i n a c o m p l e t e s a m p l i n g p e r i o d a n d o f s e l f - a d a p t i o n a n t i - a l i a s i n g f i l t e r i n g w h e n t h e w h e e l r o t a t i o n a l s p e e d i s n o t c o n s t a n t .T h e
5、d e v e l o p me n t o f p o r t a b l e v i b r o s i g n a l a c q u i s i t i o n a n d p r o c e s s i n g s y s t e m s i s b r i e f l y i n t r o d u c e d a s we l l a s t h e d o me s t i c a n d f o r e i g n c u r r e n t s i t u a t i o n , w h i c h r e v e a l s t h e s i g ni f i c a
6、n c e o f t h i s r e s e a r c h . I n t e r m s o f s y s t e m d e s i g n , s e v e r a l s o l u t i o n s a r e p r o v i d e d a n d b y c o m p a r i s o n t h e o n e b a se d o n p c l 0 4 i s p r e f e r a b l e t o o t h e r s . T h e h a r d w a r e d e s i g n s o l u t i o n i s e l a
7、 b o r a t e d w h i c h i n c l u d e s s i g na l i n p u t mo d u l e s , s i g na l c o n d i t i o n i n g mo d u l e s , d a t a a c q u i s i t i o n mo d u l e s a n d s i g na l p r o c e s s i n g m o d u l e s . T h e d r i v e r d e s i g n o f t h e d a t a a c q u i s i t i o n b o a r
8、 d i n t h e Wi n C E o p e r a t i n g s y s t e m i s p r o v i d e d f o l l o w e d b y t h e i n t r o d u c t i o n o f s o f t w a r e d e s i g n f r a m e a n d f u n c t i o n . K E Y WO R D S : D a t a A c q u i s i t i o n , D i g i t a l S i g na l s P r o c e s s , S e l f - a d a p t
9、i o n a n t i - a l i s i n g f i l t e r , P h a s e l o c k e d l o o p ( P L L )第一章第一章 前言前言 1.11.1 课题的意义和来源课题的意义和来源 离心压缩机是石化企业中很普遍、很关键的设备，其特点是，工作时都有转子在 高速运转，转子的价格在整台设备费用中占相当大的比例，由转子故障造成 的损失也 在设备故障的总损失中占有很大的份额。例如 1985 年我国大同电厂和 1988 年我国秦 岭电厂的 200MW 汽轮发电机组的严重断轴毁机事件，都造成了巨大的经济损失。严重 的教训迫使人们配置相应的监测和诊断系统
10、，开展和加强对转子运行状态的监测和故 障诊断以完成以下的功能： 1.及时发现转子故障的早期征兆，以便釆取相应措施，将故障消灭在萌芽状态， 减少或避免重大事故的发生，提高设备运行的可靠性、安全性和有效性，以期把故障 损失降低到最低水平； 2，一旦发生故障，自动记录故障过程的完整数据资料以便事后的故障原 因分 析避免再发生同类故障： 3记录下转子运行全过程的状态变化情况，反映出转子系统各部分的劣化 程度和原因为确定维修时间制定维修计划提供依据，为设备结构修改、优化 设计、合 理制造及生产过程提供数据和信息； 4取得设备寿命周期的大量数据，可充分了解设备性能保证设备发挥最 大的设计能力制订合理的检测
11、维修制度，以便在允许的条件下充分挖掘设备潜 力延长 服役期限和使用寿命降低设备全寿命周期费用； 5随时掌握设备性能的发展变化情况，为逐步实现定期强迫维修制度向预 知维修制度的过渡提供条件。 因此，设备故障诊断应包括如下几个主要环节： 1.机械设备状态参数的监测； 2，进行信号处理，提取故障特征信息： 3 丨确定故障类型和发生部位； 对确定的故障作防治处理或控制。 1.2 国内外的相关硏究 目前国内外很多企业工厂都为大型转子配备了监测和诊断系统，由此带来的 经济 效益十分可观。例如石化系统的 30 万吨合成氨厂，过去每年需大修一次，需 时 45 天， 检修费用占年产值 15 义。釆用故障诊断后改
12、为三年内修二次，一次不 到 30 天，检修 费用降为年产值的。/。，经济效益十分巨大【1】。因此可以看出，监 测和诊断系 统保证了设备的安全可靠运行，并获取很大的经济效益和社会效益。 近年来计算机迅速发展，性能不断提高。以出似-？。系列微机为例，内存 贮 量和外存贮量不断扩大运算速度大大加快；输入输出接口和设备的灵活配置 使得以 微机为基础的系统建立越来越容易；丰富的支持软件使得用户的各种需求 得到更好的 满足【3】。这就从软硬件上保证了用微机实现转子监测和诊断的可行性。 诊断装置或 系统是设备故障诊断的手段和工具，随着电子技术和计算机的发展而 得到了很大的发 展。综合看来，旋转机械诊断系统的
13、硏制和发展大体上可分为五 个层次：传感器便 携式检测仪器和分析仪器在线监视仪表系统，计算机化的 监测分析与诊断系统，智 能化诊断系统等。 传感器是诊断装置的“眼”和“耳”，它关系到整个设备状态监测与故障诊断 结 果的可靠性和准确性。在振动机械设备状态监测与故障诊断中所用的传感器通 常有振 动、电涡流、光电传感器等。各种便携式的检测仪器和分析仪器有振动测量仪、温度检测仪、轴承检测仪 等。 目前各种便携式数据釆集器高性能的频谱分析仪，在线监测仪表系统和计 算机化的 设备状态监测、分析及诊断系统巳经使用的比较多。 智能诊断系统是在传统系统基础上结合人工智能和专家系统这一最新科学技 术而 发展起来的。
14、虽然它的开发历史不长但 80 年代以后得到了迅速的发展，在 机电方 面，一些国际知名的大公司投入大量的人力物力，开发了一批有代表性的 智能诊断系 统，如 1982 年 6003.1(11 F i l e s y : 用于永久存储，包括文件系统、注册表和数据库; C o m m u n i c a t i o n s 模块负责与桌面 P C 、 其它 C E 设备和因 特网 的互联。 每个模块又分成许多小组件。裁减 Wi n d o w s C E 时，可以只选择那些 需要的组件。 （5）Win32 兼容性W i n d o w s C E采用与Wi n d o w s 9 5 / N T相同的
15、编程模型 ， 它的A P I 是Wi n 3 2 A P I的一个子集 ，大约有6 0 0个A P I 函数 ，可以实现所有的嵌入式应用。C E只支持U N I C O D E码， C E A P I 删除了Wi n 3 2 A P I 中包含A N S I 字符串参数的函数。 C E还支持当 前流行的软件技术和运行库，如M F C ( M i c r o s o f t F o u n d a t i o n C l a s s ) ,A T L ( A c t i v e T e m p l a t e L i b r a r y ) , E V C ( E m b e d d e d V i s u a l C + + ) , E V B ( E m b e d d e d V i s u a lB a s i c ) . Wi n 3 2的兼容性可以容易地 把现成的 Wi n d o w s 应用程序移植到 Wi n d o w sC E中。 3.4.2.23.4.2.2Wi n d o w s C E在嵌入式控制系统中的应用分析在嵌入式控制系统中的应用分析 嵌入式操作系统释一种应用广泛的系统软件,工业控制是它的传统应用领域， 在 这一领域里已有一些比较成功的嵌入式操作系统。但是，随着应用对象的扩大
