便携式压缩机故障诊断仪器设计
发布时间：2020-11-02 18:39
往复式压缩机是许多行业的关键生产设备,一旦因故障而停机将会造成巨大的损失,所以构建往复式压缩机故障诊断系统具有重要的意义。 本文详细论述了基于嵌入式系统的便携往复压缩机故障诊断系统的软硬件设计和对非线性系统基于参数辨识的故障诊断方法,它们也适用于其它的机械状态监测系统。 在简要介绍往复式压缩机工作原理的基础上,分析总结了用来描述压缩机工作状态的方法,针对压缩机的典型故障给出监测方案。 分析比较了在线和离线这两种状态监测系统的实现形式,结合实际生产情况,选择离线的方式建立便携式往复压缩机故障诊断系统。接着在前面总结的典型故障监测方法的基础上选择被测物理量,确定测点的位置,建立往复式压缩机的离线状态监测系统。 对数据采集方法进行了讨论,详细论述了基于嵌入系统的便携式离线压缩机故障诊断仪器的硬件和软件设计,实现了数据的高速采样和实时处理。 针对往复机械冲击较大,采样时间序列非线性现象显著的情况,设计了利用采样数据建立门限自回归模型(TAR)和双线性时序模型(BM)的数据处理软件,并基于此类模型讨论系统参数辨识和故障诊断方法。通过对仿真和实测数据使用该方法进行分析,验证了方法的有效性。 最后,对系统的优缺点和需要改进之处进行了讨论,并对将来的研究作了分析和展望。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2005
【中图分类】：TH45
【部分图文】：
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文3 系统硬件设计言一章中已经论述了对往复式压缩机必须采用多种监测手段进行监测，建的监测系统比较复杂。为了降低这种复杂性，必须仔细规划系统的择一个简单合理的设计方案。仪器要求小型便携，可以实时采集，分析和处理信号，而且能够同时（约 40KHZ）等高频信号。整套系统基于 PC104 总线，由 CPU 模块，数信号调理模块，电源模块，液晶显示模块，传感器、电池, 以及分析统组成如下图所示：
效减小混频效应。但由于包络检波电路中已经包括一个低通滤波电路，且其能满足系统的性能要求故合二为一。在本调理电路中有关检波和低通滤波的电路主要围绕美国 BB 公司的 OPA404K高性能四运算放大器展开。为了提高电路信号的输出特性通常在电路的末端放置一个电压跟随器，该电路主要是利用了放大器的高输入阻抗低输出阻抗特性，提高了电路的负载能力改善了其输出特性。为了兼顾信号标定的要求特在电路的最后一级增加由高性能通用运算放大器 OP07E 组成的同向放大电路。包络检波信号调理电路主要包括程控可调增益放大，带通滤波，滤直检波，低通滤波，同向放大等电路。1、前置放大器，需要能够可调电压增益。最简单的电路可利用一般的运算放大器外接多组电阻并用跳线开关，选通其中一组工作来实现。但这种电路由于跳线开关接触电阻电容的存在，以及电阻的误差电路的放大增益，会出现较大的误差，但是如果使用可编程增益放大器，则可有效解决此问题。Burr-Brown 公司的可编程增益放大器 PGA207P，可实现 1，2，5，10 四组增益值，它有两个控制信号输入端，对A 和 A1 输入不同的电平组合即可实现不同的电压增益。具体用法如下图所示：
所以可以通过选择高阶的滤波器来解决。切比雪夫型滤波器阻，但通带内幅频特性有 1～3dB 的波纹。贝塞尔型滤波器具有线性的相频特性较差。实际上具有理想的幅频特性的滤波器是很难实现的，只波器的幅频特性去逼近理想的。常用的逼近方法是巴特沃斯(Butterw响应和切比雪夫(Chebyshev)等波动响应法。巴特沃斯型滤波器和切比正是分别采用以上两种方法而构成的，鉴于切比雪夫型滤波器通带内并根据设计要求本次设计中选择四阶巴特沃斯型带通滤波器而不采用波器。的标准化的带通滤波器如巴特沃斯 Butterworth,贝塞尔 Bessel 契比ev 等均是由电阻电容及运算放大器组成，电阻电容的值可按所使用的标或用相应公式计算得到。采用运放设计的滤波器虽然也可获得较好的成滤波器的精度高和稳定性好。MAXIM 公司的 MAX274MAX275 分别是通和 2 阶 2 路集成滤波器。这两种芯片的工作原理及性能是一致的，区别 4 路，一个只有 2 路。本电路中滤波器采用 MAX275 芯片由两个二阶组波器。
【参考文献】
本文编号：2867418
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2005
【中图分类】：TH45
【部分图文】：
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文3 系统硬件设计言一章中已经论述了对往复式压缩机必须采用多种监测手段进行监测，建的监测系统比较复杂。为了降低这种复杂性，必须仔细规划系统的择一个简单合理的设计方案。仪器要求小型便携，可以实时采集，分析和处理信号，而且能够同时（约 40KHZ）等高频信号。整套系统基于 PC104 总线，由 CPU 模块，数信号调理模块，电源模块，液晶显示模块，传感器、电池, 以及分析统组成如下图所示：
效减小混频效应。但由于包络检波电路中已经包括一个低通滤波电路，且其能满足系统的性能要求故合二为一。在本调理电路中有关检波和低通滤波的电路主要围绕美国 BB 公司的 OPA404K高性能四运算放大器展开。为了提高电路信号的输出特性通常在电路的末端放置一个电压跟随器，该电路主要是利用了放大器的高输入阻抗低输出阻抗特性，提高了电路的负载能力改善了其输出特性。为了兼顾信号标定的要求特在电路的最后一级增加由高性能通用运算放大器 OP07E 组成的同向放大电路。包络检波信号调理电路主要包括程控可调增益放大，带通滤波，滤直检波，低通滤波，同向放大等电路。1、前置放大器，需要能够可调电压增益。最简单的电路可利用一般的运算放大器外接多组电阻并用跳线开关，选通其中一组工作来实现。但这种电路由于跳线开关接触电阻电容的存在，以及电阻的误差电路的放大增益，会出现较大的误差，但是如果使用可编程增益放大器，则可有效解决此问题。Burr-Brown 公司的可编程增益放大器 PGA207P，可实现 1，2，5，10 四组增益值，它有两个控制信号输入端，对A 和 A1 输入不同的电平组合即可实现不同的电压增益。具体用法如下图所示：
所以可以通过选择高阶的滤波器来解决。切比雪夫型滤波器阻，但通带内幅频特性有 1～3dB 的波纹。贝塞尔型滤波器具有线性的相频特性较差。实际上具有理想的幅频特性的滤波器是很难实现的，只波器的幅频特性去逼近理想的。常用的逼近方法是巴特沃斯(Butterw响应和切比雪夫(Chebyshev)等波动响应法。巴特沃斯型滤波器和切比正是分别采用以上两种方法而构成的，鉴于切比雪夫型滤波器通带内并根据设计要求本次设计中选择四阶巴特沃斯型带通滤波器而不采用波器。的标准化的带通滤波器如巴特沃斯 Butterworth,贝塞尔 Bessel 契比ev 等均是由电阻电容及运算放大器组成，电阻电容的值可按所使用的标或用相应公式计算得到。采用运放设计的滤波器虽然也可获得较好的成滤波器的精度高和稳定性好。MAXIM 公司的 MAX274MAX275 分别是通和 2 阶 2 路集成滤波器。这两种芯片的工作原理及性能是一致的，区别 4 路，一个只有 2 路。本电路中滤波器采用 MAX275 芯片由两个二阶组波器。
【参考文献】
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本文编号：2867418
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