便携式设备故障诊断装置中振动数据采集系统研究与开发

发布时间：2020-05-28 19:01

【摘要】： 本文从工业现场对状态监测与故障诊断设备的实际需要出发，利用USB2.0接口技术、抗混叠滤波技术，研究和开发了一套应用于以笔记本电脑为核心的便携式设备故障诊断装置中的振动数据采集系统。整个系统由抗混叠滤波器、AD采样电路、USB2.0通讯接口、设备驱动程序及设备API组成。系统由USB供电，具有便携、低功耗等特点。 本文的主要研究工作如下： 1、根据系统的功能要求，按照模块化设计思想，提出了基于USB2.0接口技术的便携式数据采集系统的实现策略，在比较了几种系统模块接口方案基础上，确定了系统的总体设计方案。 2、阐述了模拟滤波器设计方法，比较了几种模拟滤波器原型的特点，针对本数据采集系统的应用场合的特点，对滤波器原型和阶数进行比较和选择。在此基础上，提出一种在本数据采集系统中应用的自适应抗混叠滤波器的实现方法，，并对其频率特性的数字校正进行了研究。 3、根据“便携式”设计要求，设计了基于MAX291、MAX7426的抗混叠滤波器电路，基于MAX197的AD采样电路，基于CY7C68013A的USB2.0通讯接口电路，并完成了AD采样、USB2.0通讯等设备固件程序的开发。 4、完成了基于WDM的设备驱动程序的开发，编写了相应的INF文件；分析了本系统二次开发的需求，并开发了相应的设备API；编写了基于多线程技术的数据采集程序对系统进行了软、硬件的联调。 通过对系统的实验室测试和诊断现场的实测结果表明，本系统具有良好的性能，到达了系统的设计目标，在用于便携式故障诊断系统搭建实践过程中，充分体现了其“便携式”的特点；作为状态监测与故障诊断的现场技术的又一补充，具有一定的实用性和经济效益。
【图文】：

统作为烧结厂生产线上“4号风机在线监测与故障诊断系统”的补充。根据要求，便携式故障诊断系统应由传感器、下位机、上位机和监测诊断软件四个主要部分组成，如图2一1所示。汗 汗汗入入:下位‘一窘位·图2一1便携式故障诊断系统本论文所要设计的便携式数据采集系统应该包括图2一1中的下位机和上位机两部分。下位机为一个类似于数据采集卡的数据采集器，主要完成对传感器的输出信号的信号调理和信号的模数转换;上位机即笔记本电脑，完成下位机所采集信号数据的收集和存储。系统的设计任务具体如下:1、对系统前级输出信号的进行分析，明确系统输入信号的特征;2、实现输入信号的数字化，并保证足够的精度;3、实现笔记本电脑(上位机)与数据采集器(下位机)的快速通讯，保证信号采集数据的连续、完整;4、系统在笔记本电脑端应该具备良好的应用程序接口(API)，提供给监测诊断软件使用。

高阶滤波器的幅频特性良好，幅频曲线具有良好的过渡带衰减，但其相频曲线的线性较差。多频率成分的合成信号通过这类滤波器，时域波形失真比较严重。图3一9、图3一10为一频率为50HZ的方波通过3.1节所选择的两种滤波器(截止频率为30OHZ)的仿真曲线。图3一n为该方波通过理想滤波器的仿真波形。{_犷侧卫…侧{加图3一9方波通过5阶椭圆滤波器的时域波形失真{_{片守守临一舜占一下-盛之万丁一七弃产话七—舀七1右已图3一10方波通过8阶巴特沃思滤波器的时域波形失真
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH165.3

【引证文献】

相关硕士学位论文 前9条

1 李海龙;基于OMAP5912准在线故障诊断系统硬件平台研究[D];郑州大学;2010年

2 李旭杰;便携式振动噪声数据采集系统的研究[D];北京邮电大学;2011年

3 刘亚萍;遥测采编器性能优化设计[D];中北大学;2011年

4 任晓丹;基于ARM+DSP架构的准在线诊断系统硬件平台研究[D];郑州大学;2011年

5 王双旺;面向设备诊断的点检系统关键技术研究[D];郑州大学;2011年

6 唐斌;基于ARM的手持式振动数据采集系统研究[D];华北电力大学（北京）;2009年

7 李雪娟;基于Windows CE的手持式振动测试仪的软件开发[D];华北电力大学（北京）;2010年

8 何俊杰;数控机床动态特性测试分析系统的研究与开发[D];华中科技大学;2009年

9 杨博;一种基于ARM的手持测试设备设计与实现[D];中国舰船研究院;2012年

本文编号：2685682