蓄能器活塞位移测试系统设计

发布时间：2020-09-11 16:23

　　 蓄能器作为液压机液压系统中重要的组成部分,是保证液压机工作运行安全的关键环节,对蓄能器内液位、液压等参数的测试主要通过蓄能器活塞位置测试获得,由于传统的液位测试装置不满足蓄能器内测试环境的要求,课题结合雷达测试的优良特点,提出了一种120GHz线性调频连续波(LFMCW-Linear Frequency Modulated Continuous Wave)雷达位移测试装置。在分析了LFMCW雷达测量的结构特点及基本原理的基础上,结合差频信号时频域特点和处理方式,设计的雷达活塞位移测试装置主要包括微控制器单元、调制信号产生单元、收发一体化单元、基带放大单元以及电源管理单元五个部分,微控制器单元以STM32芯片为核心进行外围控制及差频信号处理,使用ADF4169频综芯片完成所需的调制信号产生,基于Silicon Radar的TRX_120_RFE单片毫米波集成电路完成雷达前端的收发及差频信号的输出。在对弱差频信号的滤波、放大、采集处理后,通过串口传出距离信息。通过Matlab对ADC采样的差频信号进行小波去趋势处理后,使得FFT近距离处理更稳定;为提高测试精度,对差频信号的处理采用基于FFT技术的线性调频Z变换(CZT)以及对谱峰估计的频移补偿算法,并进行了仿真分析和实际信号处理验证,选择了实时处理单元的最佳处理方案。实验测试结果表明:在1.5m的单一静目标距离测试范围内,测距精度可达到2cm。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH137.81
【部分图文】：

4cm×4cm×0.15cm；500mW。础达结构射信号频率随时间呈线性变化时，则称为线性调频连续距系统如图 2.1 所示，主要分为频率源、收发支路、收五部分。收发支路主要由功分器、混频器、低噪放等单变频、下变频处理，其中低噪放大器噪声系数比较低，，且通过抑制噪声信号使得系统灵敏度相对提高，信噪用场景进行选择，采用收发隔离可免去环形器等器件使要完成模拟及数字部分的信号处理。

图 2.2 收发信号时频图部分为发射信号tf ，黑色虚线为回波信号rf ，扫描带宽时间为 ，0f 为起始频率，设c 表示光速，R 表示静目射信号的频率tf 和回波信号信号的频率rf 可以分别表tdtdftftt()f0 ，t (0, T](τ)()f0 t dtdftftr，t ( , T ]差频bf 表示为：T*c2*B*R*τ()b dtdftfffttr，t ( , T]看出，差频信号与距离信息正相关，系统中差频信号由频滤波后获得。对发射信号 ( )txv t 及接收信号 ( )rxv t 的瞬

且具有快速和慢速波形产生能力。毫米波雷达芯片多为裸芯片，考虑到封装工艺的复杂性以及高成本，设计选用单片集成芯片 TRX-120GHz 传感器进行设计。该芯片功耗为 380mw，支持 CW 及 FMCW，最大扫频带宽为 7GHz，输出差频信号为双路的 I/Q 正交信号，该方式可以有效差频转换电路的闪烁噪声（1/f 噪声），差分传输模式也使得噪声对基带电路接口响降低。此外，芯片集成了独立的小体积收发天线模块，占用空间小更易安装，且性能可控稳定，缩短了开发周期。设计选用 STM32F3 作为系统的控制核心，该芯片为 32 位处理器内核，主频高达Hz，支持浮点型运算 FPU 和单周期 DSP 指令，具有成熟的数字信号处理的 DSP_Lib数，通过函数调用可方便的进行信号处理，其 DSP_Lib 库函数资源如下图 2.4 所示。，芯片内部集成了大容量的存储器和丰富的硬件接口电路，易用性强且可满足电路制及信号的处理。

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 占仲恒;;皮囊式蓄能器的介绍与应用[J];涟钢科技与管理;2012年04期

2 赵卫;叶骞;;新型复式皮囊蓄能器热力学系统分析[J];系统仿真学报;2017年12期

3 王静;付健;黄贵川;张骑虎;李亚洲;雷刚;;橡胶隔膜蓄能器有限元强度分析（英文）[J];机床与液压;2017年06期

4 杨洋;;胶囊式蓄能器专利技术综述[J];科技经济导刊;2017年16期

5 韦关龙;高有山;成杰;贾廷臣;刘等卓;;泵控差动缸蓄能器充放油特性研究[J];液压气动与密封;2017年08期

6 张国贤;;新型的恒压蓄能器[J];流体传动与控制;2015年02期

7 张国贤;;基于开式蓄能器概念的压缩空气储能系统[J];流体传动与控制;2014年03期

8 张形虎;李欣涛;曲国龙;陈文胜;杨远锋;;立磨蓄能器连接管道密封的改造[J];水泥;2014年07期

9 王振;;台山电厂小机油系统蓄能器工作原理分析[J];装备制造技术;2013年11期

10 陈勤彰;;浅谈皮囊式蓄能器[J];华东纸业;2012年02期

相关会议论文 前10条

1 高健;;法孚卧磨液压缸用蓄能器国产化及应用[A];第十一届中国钢铁年会论文集——S17.冶金设备与工程技术[C];2017年

2 李根;张健;吴士华;海宇浩;;风力发电机液压站蓄能器失效分析及采取措施的研究[A];第五届中国风电后市场专题研讨会论文集[C];2018年

3 陈勤彰;;浅谈皮囊式蓄能器[A];华东七省市造纸学会第二十七届学术年会暨山东造纸学会2013年学术年会论文集[C];2013年

4 权凌霄;孔祥东;高英杰;康双琦;姚静;;不考虑进口特性的蓄能器吸收冲击基础理论及实验研究[A];第四届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2006年

5 胡国栋;侍吉清;张玉福;常春梅;胡金喜;张旭杰;;囊式蓄能器有限元计算及强度评定[A];2009年石油装备学术研讨会论文专辑[C];2009年

6 张晋;孔祥东;权凌霄;艾超;张扬;;参数自适应型蓄能器磁流变液工作腔设计[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年

7 赵常华;张理夫;;蓄能器氮气囊破损探析[A];第十五届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2018年

8 王琳;曹瑞涛;冯长印;;蓄能器的基本参数确定及其特性对液压系统的影响[A];中国硅酸盐学会陶瓷分会机械装备专业委员会2006学术年会论文集[C];2006年

9 潘灵永;余祖耀;李宝仁;;基于AMESim的流量自动限制阀试验系统的仿真研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

10 杨井岗;陈铀;沈昊;王森;;高压除鳞系统蓄能器保护控制改进[A];中国计量协会冶金分会2007年会论文集[C];2007年

相关重要报纸文章 前10条

1 记者 廖和明　通讯员 闫华;大庆石化大机组蓄能器国内首创[N];中国石油报;2010年

2 天津;布柯玛蓄能器行销国内外[N];科技日报;2007年

3 记者 隋昕彤;石化机械厂 首创接触式蓄能器解决化肥生产隐患[N];大庆日报;2010年

4 记者 张维维;有望打破国外行业垄断[N];滨海时报;2012年

5 本报记者 张正伟 通讯员 吴雪娜;宁波特检品牌是如何打造的？[N];宁波日报;2015年

6 记者 谢文艳;“四位一体”提升竞争力[N];中国石油报;2016年

7 记者 刘颖莉 通讯员 陈晓东 范国华;填补国内空白 产品远销海外[N];张家口日报;2013年

8 本报记者 滕继濮;液压能量装置：起步不加油[N];科技日报;2009年

9 谷力功;我国高压气瓶用管生产和市场浅析[N];世界金属导报;2010年

10 记者 陈岩;大学生创业怎么了？[N];湖北日报;2000年

相关博士学位论文 前10条

1 权凌霄;参数可变液压蓄能器研究[D];燕山大学;2010年

2 张春辉;100吨矿用自卸车电液控制系统性能研究[D];燕山大学;2015年

3 万里翔;汽车制动能量回收系统的研究[D];西南交通大学;2008年

4 王勇;基于蓄能器和组合功能加载油缸的安全阀试验技术研究[D];中国矿业大学（北京）;2011年

5 林添良;混合动力液压挖掘机势能回收系统的基础研究[D];浙江大学;2011年

6 吴文海;并联式混合动力液压挖掘机能量回收与动力匹配技术研究[D];西南交通大学;2015年

7 何龙;液压二次调节惯性负载系统控制及节能特性研究[D];燕山大学;2010年

8 徐兵;采用蓄能器的液压电梯变频节能控制系统研究[D];浙江大学;2001年

9 肖扬;油液混合动力挖掘机流量耦合式及扭矩耦合式动力系统研究[D];浙江大学;2015年

10 陈延礼;基于液压变压器的液驱混合动力车辆系统研究[D];吉林大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 于洋滨;蓄能器壳体热旋压理论及工艺研究[D];天津理工大学;2019年

2 李明杰;混合式馈能悬架试验台的研制及性能分析[D];太原理工大学;2019年

3 焦丽;蓄能器活塞位移测试系统设计[D];中北大学;2019年

4 江涛;深水活塞式压力补偿蓄能器设计技术研究[D];西南石油大学;2018年

5 傅必升;基于双蓄能器的液压再生制动能量回收系统研究和优化[D];浙江工业大学;2019年

6 成小彬;水锤振荡器的关键技术研究与结构设计[D];中国石油大学（北京）;2017年

7 谢春雪;节能型立体停车位液压系统设计与研究[D];辽宁工程技术大学;2014年

8 李姝姝;大流量安全阀快速加载方法的研究—气体爆炸和蓄能器组合加载[D];太原理工大学;2017年

9 耿亚杰;油液混合动力挖掘机动力系统研究[D];太原理工大学;2017年

10 苏棣;新型太阳能光伏光热蓄能器动态特性理论研究[D];南京大学;2017年

本文编号：2816891