船舶推进轴系振动信号在线监测分析系统设计

发布时间：2020-03-23 04:52

【摘要】：船舶推进轴系的工作状态对船舶的行驶安全有着直接影响,本文基于压缩感知原理制定了一套基于船舶推进轴系振动信号的在线监测分析系统,本文主要研究内容:(1)本系统中需要在船舶推进轴系多部位布置大量的传感器来采集振动信号,基于传统的采样方式奈奎斯特采样定理会给系统数据的存储和传输带来巨大压力,因此本文研究了基于压缩感知理论的船舶推进轴系振动状态监测方法。基于压缩感知采样方法对滚动轴承内外圈故障进行了信号重构以及故障分析,其中在运用正交匹配追踪(OMP)方法重构信号时,本文设定阈值或限定次数动态决定重构次数,并根据重构信号的VMD分量包络谱故障频率的识别情况确定阈值取值,验证了其用于船舶推进轴系振动信号采样分析的可行性。(2)比较研究了基于随机解调模拟转换器的压缩重构方法和基于奈奎斯特采样的压缩重构方法并进行了仿真,制定了针对船舶推进轴系振动信号压缩采样的硬件设计可行方案。本系统主要包括3个模块:数据采集模块、数据压缩模块、信号重构模块,利用ADS1256完成振动信号采集,主控芯片确定为超低功耗单片机STM32L151C8T6,通信电路选择MAX3485传输信号至上位机,硬件部分主要完成船舶振动信号采集、压缩以及传输。(3)系统软件设计包括下位机软件与上位机软件两个部分,下位机软件主要包括微控制器软件设计、A/D转换软件设计部分,上位机通过MATLAB及LabVIEW进行信号重构与分析,利用MATLAB生成随机序列进行数据压缩,结合LabVIEW进行数据接收、波形、数据显示、数据分析、数据管理等功能,以此实现对船舶推进轴系振动信号状态的监测。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U664.21

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本文编号：2596215