多通道光电振测仪振动信号处理系统研制

发布时间：2017-05-23 09:14

  本文关键词：多通道光电振测仪振动信号处理系统研制，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：机械设备的使用是现代工业生产的标志之一。而随着工业技术越来越发达,大型、精密、综合性、自动化、重载化、系统化旋转机械设备的使用正越来越频繁。正因为如此,设备不可避免会出现各种各样的故障,以致失去了预定的功能,甚至造成灾难性后果。美空军对产品故障调查表明,振动引起的故障占27%,在工业生产中振动所带来的危害不容忽视。为了保证旋转机械设备的正常运行,及时准确地对机械设备的各种异常或故障状态做出诊断,预防甚至消除故障,显得越来越重要。本文针对振动源振动的复杂性,设计研发了一套专门用于光纤张力筛选机振动导轮检测的多通道光电振测仪振动信号处理系统,将多种时域、频域信号处理方法运用其中。本文的主要研究成果如下:(1)开发了一套多通道光电振动监控系统本课题设计了硬件信号采集模块、USB数据通信模块、上位机软件、以及信号时域、频域分析模块,实现旋转振动源的振动信号分析从采集到传输到处理到应用的完整系统。(2)开发基于USB 2.0的高速传输模块对于下层采集及数字化模块采集到的信号信息,通过USB 2.0接口协议高速、准确的传输到上层软件系统中,侧重在固件程序、驱动程序、应用程序的设计。(3)上层软件的设计及实现主要是系统软件开发原则及功能需求分析,并在此基础上,基于Visual Studio2013和Qt 5.1进行易用性软件界面及软件功能模块的一一设计及实现。(4)重点研究设计数字信号预处理算法、时域处理算法及频域处理算法预处理算法下,对比分析了预滤波、零均值化、错点剔除、趋势项消除等几种常用的信号预处理流程,并最终采用除错点剔除以外的另外三种预处理方法,保证信号的有效性;时域算法下,采用及对比多种原函数提取方式:拉格朗日插值法、样条插值法、最小二乘法,并最终采用最小二乘法;采用及对比多重方式的数值积分方法,最终获得需要监测的位移原函数数据,在此基础上进行整体机械运行情况的监控;频域算法下采用及对比了FFT、Zoom-FFT、自适应处理算法,在经典的FFT算法外,研究了现代小波分析技术,并将其运用到信号故障分析中。
【关键词】：信号预处理 时域分析 频域分析 振动监测
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.7;TH113.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 课题研究背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究发展趋势12
• 1.3 课题研究内容与创新点12-13
• 1.4 本文的结构安排13-15
• 第二章 系统硬件设计15-23
• 2.1 系统工作流程及原理15-16
• 2.1.1 硬件模块简介15-16
• 2.1.2 通信模块简介16
• 2.1.3 软件模块简介16
• 2.2 硬件模块设计16-22
• 2.2.1 信号采集传感器17-18
• 2.2.2 电源模块设计18-20
• 2.2.3 模拟信号处理模块20-21
• 2.2.4 信号数字化模块21
• 2.2.5 PCB设计21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第三章 USB通信模块设计23-31
• 3.1 USB通信协议24-27
• 3.1.1 USB 2.0 的优越性24
• 3.1.2 USB 2.0 的总线协议24-26
• 3.1.3 Cypress CY7C68013 USB芯片26-27
• 3.2 USB传输电路设计27-28
• 3.3 数据的传输28-30
• 3.3.1 USB传输固件程序28-29
• 3.3.2 应用程序29-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第四章 系统软件设计31-45
• 4.1 软件设计原则31-32
• 4.2 软件需求分析32-33
• 4.2.1 软件工作流程分析32
• 4.2.2 功能需求分析32-33
• 4.3 软件功能模块设计33-40
• 4.3.1 软件平台选择33
• 4.3.2 软件整体架构设计33-35
• 4.3.3 功能模块设计35-40
• 4.4 软件系统的实现40-44
• 4.4.1 界面布局40
• 4.4.2 各区域功能详细说明40-43
• 4.4.3 软件使用说明43-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第五章 系统算法的研究45-71
• 5.1 信号预处理45-49
• 5.1.1 预处理的必要性45
• 5.1.2 预处理的流程45-46
• 5.1.3 数字滤波46-49
• 5.1.4 趋势项处理49
• 5.2 信号时域处理算法49-56
• 5.2.1 三次样条插值法51-54
• 5.2.2 最小二乘法54-56
• 5.3 信号频域处理算法56-70
• 5.3.1 FFT信号处理算法56-59
• 5.3.2 FFT-相位差校正算法59-60
• 5.3.3 Z-FFT信号处理算法60-62
• 5.3.4 自适应算法设计62-66
• 5.3.5 小波分析方法66-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第六章 系统测试71-85
• 6.1 系统测试71-84
• 6.1.1 测试标准及条件71-72
• 6.1.2 USB数据传输测试72-74
• 6.1.3 软件功能测试74-78
• 6.1.4 自适应算法测试78-80
• 6.1.5 小波分析测试80-83
• 6.1.6 整体测试83-84
• 6.2 本章小结84-85
• 第七章 总结与展望85-86
• 7.1 全文总结85
• 7.2 后续工作展望85-86
• 致谢86-87
• 参考文献87-91
• 附录91-95
• 攻读硕士学位期间取得的成果95-96

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王永明;一种基于小波的快速景象预处理算法[J];宇航学报;2005年02期

2 乐宁,翁世修,陆经纬;生产环境下变速器壳体号码图象自动识别预处理算法[J];制造技术与机床;1998年04期

3 常宁;;指纹识别预处理算法研究[J];中国人民公安大学学报(自然科学版);2007年04期

4 刘彤;张林波;张曙;;多用户线性分散码与空间复用组合系统预处理算法研究[J];哈尔滨工程大学学报;2008年12期

5 蔡卫军;钱建平;杨飚;尹韶平;;基于双时间步长-预处理算法的水下多组分空泡流场求解方法研究[J];鱼雷技术;2007年03期

6 张海波,段会川,谢术富,刘弘;一种数字仪表显示值识别的预处理算法[J];计算机应用研究;2005年02期

7 李杨;潘志刚;于子金;;钢材力学性能预测系统的数据预处理算法[J];电大理工;2013年01期

8 陈松;郑红;吴兴华;隋强强;;基于DSP的数字图像预处理算法优化方法[J];仪器仪表用户;2010年03期

9 娄兰芳;潘庆先;;关联规则挖掘的一个高效预处理算法[J];烟台大学学报(自然科学与工程版);2007年01期

10 解杨敏;刘强;;高精度贴片机视觉系统图像预处理算法研究[J];机械工程师;2007年11期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 沈沉;陈颖;梅生伟;;一种新的适用于Jacobian-Free Newton-GMRES(m)方法的自适应预处理算法[A];第十届全国电工数学学术年会论文集[C];2005年

2 叶青;臧淼;;指纹识别预处理算法研究[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集（上册）[C];2007年

3 马义德;邵宇;王升哲;徐光柱;;虹膜识别预处理算法研究[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年

4 袁广林;李从利;韩裕生;袁宏武;姚翎;;弱小目标检测预处理算法对比研究[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集（D 光电信息处理技术专题）[C];2006年

5 杨红娟;周以齐;石柏成;陈成军;;Solid Edge文件到VEGA平台文件转换的预处理算法研究[A];全国第13届计算机辅助设计与图形学（CAD/CG）学术会议论文集[C];2004年

6 张柏礼;孙志挥;孙翔;;物化视图选择的预处理算法[A];第二十一届中国数据库学术会议论文集（研究报告篇）[C];2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 靳银蕊;基于声参量阵的风速测试系统关键技术研究[D];电子科技大学;2015年

2 邓小毛;毫米波成像系统数据采集与预处理单元的设计和实现[D];电子科技大学;2015年

3 施金金;多通道光电振测仪振动信号处理系统研制[D];电子科技大学;2015年

4 马国强;人体生理信号预处理算法研究[D];山东大学;2012年

5 李学广;红外图像预处理算法研究及硬件实现[D];哈尔滨工程大学;2007年

6 陈娟利;嵌入式指纹采集系统的设计及其预处理算法研究[D];西安理工大学;2008年

7 章z

本文编号：387479