液压管路裂纹故障的实时监测与分析研究
本文关键词：液压管路裂纹故障的实时监测与分析研究，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：液压系统在实际工作中,液压管路故障时有发生。液压管路一旦出现裂纹故障——即使是细小的裂纹,其最终也会发展积累成大面积裂纹,从而影响、威胁管路,乃至整个液压系统的安全。所以对液压管路裂纹状况进行实时的监测与分析,对维护液压系统的正常运行有着重要意义。为实现对数据采集的功能实现,本文应用了当下流行的Arduino开源硬件开发平台,结合相应的硬件,编程与调试,成功的实现了数据采集卡的整体集成。通过自制的方波信号发生器的实际验证,证明了采集卡在采集低频信号时的可靠性和有效性;为实现对数据采集卡的功能控制,本文还采用LabVIEW虚拟仪器开发平台开发出了集波形实时显示、数据采集、数据上传、数据保存功能与一体的上位机采集系统。通过信号发生器实际验证,证明了自制数据采集系统整体的有效性。本文研究了液压管路振动信号的实时监测,并与虚拟仪器技术相结合,通过基于LabVIEW和Matlab构成的上位机系统控制自制的数据采集系统建立液压管路振动测试系统。通过对液压管路纹裂工作状态的模拟和仿真,利用所搭成的数据采集系统,对实验中存在裂纹故障和正常状态下的液压管进行振动信号采集,然后在傅里叶变换和Hilbert-Huang变换的一系列传统及现代的信号分析理论指导下,对采样振动信号进行分析、比较和判断,检测得到管路在裂纹故障状态下的特征。研究表明:单纯的傅里叶变换不能对液压管路裂纹振动信号进行有效的分析与处理,这表明了在处理非线性、非平稳性信号时,傅里叶变换有其应用局限性;而Hilbert-Huang变换对于信号局部分析有很好的自适应性,弥补了傅里叶变换的不足,这也体现了Hilbert-Huang变换在处理分析非线性、非平稳性信号时的优越性,从而为液压管路的裂纹识别判定,找到了一个可靠、有效的理论分析方法与判断依据,具有良好的实用意义。
【关键词】：管路裂纹检测 虚拟仪器 数据采集系统 信号分析方法
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137
【目录】：
- 中文摘要5-6
- ABSTRACT6-9
- 1. 绪论9-18
- 1.1 选题背景及意义9
- 1.2 液压管路裂纹振动的国内外研究现状9-14
- 1.2.1 液压管路振动国内外研究现状9-12
- 1.2.2 管路结构裂纹检测概述12-14
- 1.2.3 HHT在裂纹检测和机械故障检测中的应用14
- 1.3 数据采集技术和虚拟仪器的国内外研究现状14-16
- 1.3.1 数据采集技术与信号处理的发展14-15
- 1.3.2 关于虚拟仪器的概述15-16
- 1.3.3 本文数据采集卡的研究意义16
- 1.4 本论文主要研究内容16-18
- 2.液压管路振动测试系统的下位机开发18-43
- 2.1 数据采集卡概述18
- 2.2 数据采集卡的整体结构设计18-19
- 2.3 数据采集卡的硬件设计19-26
- 2.3.1 主控制器硬件平台19-21
- 2.3.2 数据采集卡的数据存储21-23
- 2.3.3 数据采集卡的A/D转换23-24
- 2.3.4 数据采集卡与上位机的数据传输24-25
- 2.3.5 数据采集卡波形显示部分25-26
- 2.4 数据采集卡的软件部分设计26-36
- 2.4.1 Arduino IDE与Arduino C语言26-27
- 2.4.2 数据采集卡硬件程序整体结构和流程27-31
- 2.4.3 数据采集卡硬件子程序设计部分31-36
- 2.5 采集卡运行效果的测试与分析36-42
- 2.5.1 数据采集卡实体外观效果36-38
- 2.5.2 数据采集卡采集效果测试38-42
- 2.6 本章小结42-43
- 3.基于LabVIEW的液压管路振动测试系统的上位机开发43-50
- 3.1 LabVIEW概述43-44
- 3.2 基于LabVIEW的数据采集系统的上位机设计与实现44-49
- 3.2.1 下位机与上位机的通讯方式44-45
- 3.2.2 基于LabVIEW的数据采集系统的上位机系统的设计45-49
- 3.2.3 基于LabVIEW的数据采集系统的上位机系统的实现49
- 3.3 本章小结49-50
- 4.液压管路振动测试系统的建立和振动信号的时频分析50-61
- 4.1 液压管路振动测试系统的整体框架50-51
- 4.2 测试系统的硬件选择51-53
- 4.2.1 传感器的选择51-52
- 4.2.2 信号调理部分52-53
- 4.3 液压管路振动测试系统的建立与实现53-56
- 4.4 管路振动信号的初步分析56-60
- 4.4.1 管路振动信号的预处理56
- 4.4.2 管路振动信号的时域分析56-57
- 4.4.3 管路振动信号的频域分析57
- 4.4.4 管路振动信号的实验分析57-60
- 4.5 本章小结60-61
- 5.HHT在管路振动信号的分析应用61-72
- 5.1 Hilbert-Huang变换的概述61-62
- 5.2 Hilbert-Huang变换的理论和Matlab算法实现62-66
- 5.3 Hilbert-Huang存在的问题66-67
- 5.4 管路振动信号的HHT分析67-71
- 5.5 本章小结71-72
- 6.结论与展望72-77
- 6.1 结论72
- 6.2 待改进处及以后工作展望72-74
- 参考文献74-77
- 致谢77-78
- 作者简介78-79
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6 沈e，
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