旋转机械在线监测系统数据处理功能研究及实现

发布时间：2017-05-24 12:20

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【摘要】：旋转机械是电力、石油、化工等部门的关键设备,对旋转机械振动信号的监测和故障诊断是保障其安全生产前提。课题主要完成一套旋转机械在线监测系统中振动信号分析与处理功能单元的设计与开发。论文首先进行了系统整体方案的确定,采用了多处理器协同工作的设计方案,其次,在设计方案确定的基础上进行系统软硬件的设计。硬件设计是以ARM处理器LPC4337为基础,主要包括共享内存电路、处理器电路、LCD显示电路以及键盘控制电路的设计。软件设计是配合硬件工作的,主要划分为GUI图形用户界面、键盘控制程序以及数据处理功能程序。在振动信号谱估计算法上,针对传统算法分辨力性能与方差性能所存在的局限性,提出了多正弦窗谱估计算法,保证了谱估计算法良好的方差性能,并且有效均衡了谱估计分辨力性能与方差性能的矛盾。所设计的振动信号在线监测系统数据处理功能单元以LPC4337嵌入式ARM开发板为基础进行了功能测试及调试,各项功能运行基本正常。测试结果表明,以ARM处理器为基础开发的振动信号处理分析单元能够满足系统技术指标的要求,多正弦窗谱估计算法能够均衡方差性能与分辨力性能间的矛盾,以共享内存为基础的通信方式能保证系统各个模块之间数据传输的效率,保证系统的实时性。
【关键词】：旋转机械 振动信号 ARM 多正弦窗 谱估计 LPC4337
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH165.3;TP274
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 前言9
• 1.2 课题研究意义9-10
• 1.3 国内外发展现状10-13
• 1.3.1 振动监测技术国内外发展现状10-11
• 1.3.2 嵌入式技术国内外发展现状11-12
• 1.3.3 振动信号谱估计技术国内外发展现状12-13
• 1.4 论文主要研究内容与重难点分析13-14
• 1.4.1 论文主要研究内容13-14
• 1.4.2 重难点分析14
• 1.5 论文结构安排14-16
• 2 课题设计方案16-25
• 2.1 振动信号在线检测系统的整体结构16-17
• 2.1.1 系统主要功能16-17
• 2.1.2 主要技术指标17
• 2.2 课题研究目标和研究方案17-18
• 2.2.1 课题研究目标17
• 2.2.2 课题研究方案17-18
• 2.3 硬件总体设计方案18-23
• 2.3.1 硬件设计方案18-19
• 2.3.2 核心器件选型19-23
• 2.4 软件总体设计方案23
• 2.5 本章小节23-25
• 3 数据处理功能硬件设计25-33
• 3.1 硬件功能模块划分25
• 3.2 共享内存电路设计25-27
• 3.2.1 共享内存的控制方式25-26
• 3.2.2 共享内存电路设计26-27
• 3.3 处理器电路设计27-30
• 3.3.1 处理器电路27-28
• 3.3.2 晶振电路28
• 3.3.3 复位电路28-29
• 3.3.4 串口通信电平转换及ISP电路设计29-30
• 3.4 电源电路设计30
• 3.5 LCD显示电路30-32
• 3.6 键盘控制电路设计32
• 3.7 本章小节32-33
• 4 振动信号谱估计算法的研究33-44
• 4.1 振动信号特征及采集33-35
• 4.1.1 振动信号特征33
• 4.1.2 振动信号采集33-35
• 4.2 常规功率谱估计算法的局限性分析35-36
• 4.3 多正弦窗谱估计算法原理36-38
• 4.4 多正弦窗谱估计算法的仿真实现38-40
• 4.5 算法的性能分析40-42
• 4.5.1 算法有效性分析40
• 4.5.2 窗口数k对算法性能的影响40-41
• 4.5.3 加权系数μ_k对算法性能的影响41-42
• 4.6 算法的程序实现方式42-43
• 4.7 本章小结43-44
• 5 数据处理功能软件设计44-49
• 5.1 软件功能概述44
• 5.2 软件层次划分44-45
• 5.3 软件程序流程及实现45-48
• 5.3.1 初始化及驱动程序45-46
• 5.3.2 主函数流程46-47
• 5.3.3 显示界面设计47
• 5.3.4 按键与界面交互程序设计47-48
• 5.3.5 功率谱计算与显示程序设计48
• 5.4 本章小结48-49
• 6 系统调试及结果49-55
• 6.1 系统平台搭建49-50
• 6.2 共享内存通信功能的测试50-51
• 6.3 振动信号时域波形显示功能测试51-53
• 6.4 功率谱计算及显示功能的测试53-54
• 6.5 调试结论54-55
• 7 结论55-57
• 7.1 结论55-56
• 7.2 后续工作展望56-57
• 参考文献57-60
• 攻读硕士学位期间发表的论文60-61
• 致谢61-64
• 附录64

【参考文献】

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本文编号：390775