无线智能型曲轴臂距差测量仪的研究

发布时间：2017-08-08 04:23

  本文关键词：无线智能型曲轴臂距差测量仪的研究

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【摘要】：曲轴臂距差是反应船舶柴油机曲轴状态的一个重要参数，通过臂距差值可以了解和掌握曲轴变形和主轴承的磨损情况。船舶在营运过程中需要定期对曲轴臂距差进行检测，便于决定柴油机是否能够继续运行或需要进行修理调整,以确保船舶能够安全航行。针对目前机械式拐档表及有线数显式臂距差测量仪测量臂距差的现况，研究了一种无线智能型曲轴臂距差测量仪。该测量仪可以替代现有臂距差测量仪，为轮机员测量臂距差提供更加便捷的操作。 本文根据所要设计的无线智能型曲轴臂距差测量仪的各项指标要求，给出了系统整体设计方案。采用线性霍尔元件AH3503和一对直径为6mm的磁钢设计了霍尔式微位移传感器；信号的无线传输选用了低功耗、低成本的nRF24L01无线模块；为了实现盘车一次能够测量一个气缸5点臂距值，选用单极性霍尔开关CS3144设计了曲柄角度检测模块。 硬件设计方面，介绍了测量仪系统的信号调理模块、A/D数据采集模块、信号无线传输模块、人机交互界面模块、USB接口模块及电源模块等，设计了相应的电路原理图。然后将所有模块按照测量仪功能要求进行集成，组成测量仪系统，并设计了系统的PCB图。 软件设计方面，分别设计了臂距差采集子程序、人机交互界面子程序、A/D数据采集子程序、无线模块子程序及软件滤波子程序等，并将这些子程序模块按照功能时序组合成测量仪软件系统。通过主程序对子程序的调用，实现了曲柄角度检测、臂距差的采集、无线传输及数据的显示等功能。 最后进行了传感器的标定，利用Oringin8.0软件里的最小二乘法进行了数据的线性拟合，求出了传感器的电压与位移的拟合公式，，将拟合公式导入测量仪的控制器中，即可实现曲轴臂距差的测量。通过对比本课题设计的臂距差测量仪采集到的数据与螺旋测微器的实际位移数据，验证了无线臂距差测量仪测量数据的准确性和可靠性。
【关键词】：曲轴臂距差 霍尔传感器 nRF24L01 线性拟合
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.121
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景10
• 1.2 臂距差测量原理及意义10-12
• 1.3 臂距差值标准12-13
• 1.4 国内外研究发展现状13-16
• 1.5 本文研究的主要内容16-17
• 第2章 无线智能型曲轴臂距差测量仪的设计方案17-30
• 2.1 系统设计目标17
• 2.2 测量仪系统整体设计方案17-18
• 2.3 测量仪位移传感器的选型及结构设计18-27
• 2.3.1 微位移传感器的选型18-24
• 2.3.2 传感器的结构设计24-27
• 2.4 曲柄角度检测模块设计27-28
• 2.5 短距离无线通信技术28-29
• 2.6 本章小结29-30
• 第3章 无线智能型曲轴臂距差测量仪硬件设计30-44
• 3.1 测量仪硬件开发的软件环境简要介绍30
• 3.2 信号调理模块的硬件电路设计30-33
• 3.2.1 信号放大电路的设计30-31
• 3.2.2 滤波电路的设计31-33
• 3.3 A/D 数据采集模块33-36
• 3.3.1 AD1674 芯片介绍33-35
• 3.3.2 AD1674 芯片硬件电路35-36
• 3.4 单片机控制模块36
• 3.5 信号无线传输模块36-38
• 3.5.1 nRF24L01 模块简介36-37
• 3.5.2 nRF24L01 模块与单片机的硬件连接电路37-38
• 3.6 人机交互界面模块的设计38-39
• 3.6.1 液晶显示电路的设计38
• 3.6.2 功能键模块设计38-39
• 3.7 USB 接口设计39-41
• 3.7.1 CH375 芯片介绍39-40
• 3.7.2 USB 接口硬件电路设计40-41
• 3.8 电源模块设计41-42
• 3.9 印刷电路板的制作和抗干扰设计42-43
• 3.10 本章小结43-44
• 第4章 无线智能型曲轴臂距差测量仪软件设计44-58
• 4.1 系统主程序设计44
• 4.2 臂距差采集程序44-45
• 4.3 人机交互界面的软件设计45-47
• 4.4 AD 数据采集程序的设计47-49
• 4.5 无线模块的软件设计49-54
• 4.6 软件滤波54-56
• 4.7 USB 接口软件设计56-57
• 4.8 本章小结57-58
• 第5章 测量仪的校验58-65
• 5.1 霍尔式微位移传感器的标定58-61
• 5.2 测量仪系统性能验证61-62
• 5.3 测量仪的校验62-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第6章 总结与展望65-67
• 6.1 总结65
• 6.2 展望65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-70
• 附录70-72
• 在学期间发表的学术论文72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：638237