非接触式磁电法轴功率测试系统的开发

发布时间：2017-09-19 20:15

  本文关键词：非接触式磁电法轴功率测试系统的开发

  更多相关文章： 非接触式 轴功率 LabVIEW FPGA 测量

【摘要】：在线监测的船用柴油机轴功率，可以作为柴油机状态监测和故障诊断的辅助参数，以提高监测诊断的精度；也可以用于判断船-机-桨三者之间的匹配状态；结合油耗、转速等参数，可为船舶的经济航行提供技术支持。因此，开展船舶柴油机轴功率在线测试技术研究，对于提高船舶动力系统的安全性、可靠性和经济性具有十分重要的意义。 本文以模拟船舶动力系统的试验台架为研究对象，开发了基于非接触式磁电法的轴功率在线测试系统。首先对磁阻传感器的结构及其工作原理进行了研究，分析了基于磁阻传感器测量扭矩和转速的原理，并设计了基于LabVIEWFPGA模块的数据采集系统，包括数据采集卡的安装使用、下位机和上位机程序的编写，充分利用了FPGA的灵活性和可定制化的能力，结合LabVIEW图形化人机交互界面，使测试系统操作简单灵活。为了研究测试系统中的数字滤波和相位差提取方法，在LabVIEW软件开发平台上仿真模拟了一组轴功率磁电信号，研究了包括零均值化、滤波及提取相位差的信号分析处理方法，获得了适合本测试系统的滤波方法和相位差提取的计算方法，即零相位滤波和过零点插值法提取相位差；最后在模拟试验台架上进行不同采样频率、不同测点间距以及不同扭矩大小下的对比试验，对信号处理方法进行了验证，并对影响轴功率测试精度的各因素进行了分析。 论文开发的测试系统具有以下特点：1）非接触式的测量。测试系统不仅保证了信号传输的质量，而且磁阻传感器（固定部分）与敏感元件（旋转部分）保持了一定的距离，便于测试系统在实船中的布置；2）磁阻传感器由外部供电。通过可调恒压源给传感器供电，而敏感元件不需要供电，使得测试系统能实现长期不间断在线测量；3）外部干扰少。利用虚拟仪器技术灵活的软件功能代替固化的硬件设备，减少了外部硬件电路的引入，，提高了测试系统受外围电磁场干扰的能力。
【关键词】：非接触式 轴功率 LabVIEW FPGA 测量
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U661.7;U664.121
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 课题研究的目的及意义9-10
• 1.2 扭矩测量技术的研究现状10-18
• 1.2.1 能量转换法10
• 1.2.2 平衡力法10
• 1.2.3 传递法10-18
• 1.3 本文的主要研究内容18-20
• 第2章 非接触式磁电法轴功率测试原理20-28
• 2.1 磁阻传感器及其调理电路20-22
• 2.1.1 磁阻传感器的结构20-21
• 2.1.2 磁阻传感器的工作原理21-22
• 2.1.3 信号调理电路22
• 2.2 轴功率测量原理22-25
• 2.2.1 扭矩测量原理23-24
• 2.2.2 转速测量原理24-25
• 2.3 测试系统的总体设计25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 数据采集系统开发及信号处理方法研究28-53
• 3.1 数据采集系统的设计28-32
• 3.1.1 FPGA 概述28
• 3.1.2 采集卡的选择28-29
• 3.1.3 LabVIEW FPGA 模块29-30
• 3.1.4 LabVIEW FPGA 的开发流程30-32
• 3.2 信号的分析与处理方法的研究32-51
• 3.2.1 信号预处理方法33-37
• 3.2.2 提取相位差的算法研究37-43
• 3.2.3 相位差处理方法的仿真试验研究43-51
• 3.3 测试系统的软件开发51-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第4章 轴功率测试系统的试验验证53-69
• 4.1 试验台架及试验方案53-55
• 4.1.1 试验台架53-54
• 4.1.2 试验方案54-55
• 4.2 测试信号的分析55-59
• 4.2.1 测试精度校核方法55
• 4.2.2 信号滤波方法对测试结果的影响55-58
• 4.2.3 相位差提取算法对测试结果的影响58-59
• 4.3 测试精度影响因素分析59-66
• 4.3.1 扭矩差大小对测试精度的影响59-61
• 4.3.2 测点间距对测试精度的影响61-62
• 4.3.3 振动对测试精度的影响62-66
• 4.4 采样频率的确定66-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第5章 结论与展望69-71
• 5.1 结论69
• 5.2 展望69-71
• 参考文献71-74
• 致谢74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 胡颖勇,刘世元,陈勇辉,史铁林;应变式扭矩仪测量信号的无线传输技术[J];传感器技术;2002年12期

2 丁华;杜金强;何宇廷;伍黎明;张海威;;基于多重相关法的涡流阵列传感器信号处理研究[J];传感器与微系统;2012年02期

3 田浩;段丽君;;基于LabVIEW的多功能数字滤波器设计[J];电子测量技术;2011年03期

4 刘洋;姜守达;孙圣和;;插值法信号周期测量的精度分析[J];电子测量与仪器学报;2007年01期

5 廖艳,武达亮,王广君;基于虚拟仪器的数字相位差计设计[J];仪器仪表用户;2005年03期

6 黄新平,刘清华;薄膜磁敏电阻元件KMZ10[J];国外电子元器件;2001年05期

7 姚峰;陈国军;毛显惯;翁崇杰;郑胜峰;;基于多重相关的电信号相位差测量新方法[J];电子质量;2013年07期

8 文桂林;肖勇;;基于LabVIEW的零相位滤波器在碰撞实验中的应用[J];湖南大学学报(自然科学版);2007年10期

9 杨尧;王民钢;赵岳楼;;LabVIEW FPGA模块在飞控计算机测试系统中的应用[J];测控技术;2010年03期

10 王颖;金志军;;常用数字滤波算法[J];中国计量;2012年03期

本文编号：883698