基于线性调频Z变换的振动测速算法研究

发布时间：2017-05-21 19:31

  本文关键词：基于线性调频Z变换的振动测速算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现如今，旋转机械在现代制造、石油石化等行业都发挥着重要的作用，通过对旋转机械的振动信号分析提取特征参数和诊断故障是目前的主流方法。其中旋转机械的转速是一项很重要的参数，其精确度关系到对旋转机械性能优劣的判断，是实施现代精确制造和精准生产的前提。在此背景下，本文通过对三相异步电机和潜油电泵机组的振动信号进行分析，致力于提高振动法测速测量精确度方法的研究。下面介绍本文所完成的内容： 第一，设计了光电与振动同步测速系统。同步测速系统整合了光电编码器和8254计数器的光电式测速系统与基于加速度传感器和USB高速采集卡的振动信号采集系统，实现了光电转速与振动信号在采样时间上的同步。 第二，对线性调频Z变换（Chirp Z变换，Chirp Z Transform，简称CZT）的特性进行了研究。通过仿真重点讨论了CZT与频谱泄露的关系；在单频和多频情况下，分析了采样时间长度和信号的初始相位对CZT的测量精度的影响。 第三，通过对CZT的特性分析，设计了仿真实验验证了CZT在实际应用中的特性或者说优越性。实际的振动信号十分复杂，通过向实际的振动信号中添加已知频率的周期信号的方式，，仿真分析了CZT对已知频率周期信号的测量精度。同时将相关函数与CZT变换相结合，将其应用到对实验室内三相异步电机的转速进行测量，已经能够在不到1s的采样时间内，将测量误差降低至1转/分以内，在2s的采样时间内，测量误差降低至0.5转/分以内。 最后，在CZT的基础上，作者提出了周期CZT算法，该算法能够在很短的采样时间内得到很高的单频信号测量精度；在多频的情况下，通过带通滤波或者信号分解的方式将多频信号转换为单频信号，再对某一频率的信号进行测量，也可以在较短的采样时间内得到较高的测量精度。最后，将周期CZT算法应用到实际的振动测速中，已经可以在2s的采样时间内将振动法测速的测量误差降低至0.5转/分以内。
【关键词】：振动信号 转速测量 线性调频Z变换（CZT） 测量精度
【学位授予单位】：中国石油大学（华东）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH113.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-12
• 1.1 课题的来源和研究意义9
• 1.2 振动信号分析方法的发展及研究现状9-11
• 1.2.1 振动信号处理在机械工程中的作用9
• 1.2.2 振动信号的频谱分析方法9-11
• 1.3 本文的主要研究内容及其创新点11-12
• 第二章 光电测量与振动同步测速实验平台12-18
• 2.1 光电测速系统的设计12-14
• 2.1.1 设计思想12
• 2.1.2 计数卡和光电编码器的介绍12-13
• 2.1.3 测量电路的工作原理13-14
• 2.2 振动测速系统的设计14-15
• 2.3 光电测速系统与振动测速系统的同步15-17
• 本章小结17-18
• 第三章 CZT 的特性分析18-33
• 3.1 CZT18-21
• 3.2 CZT 的能量泄漏21-25
• 3.2.1 CZT 与信号的整周期截断21-23
• 3.2.2 CZT 与 DFT 的联系及其能量泄漏23-25
• 3.3 CZT 的频率测量精度分析25-32
• 3.3.1 数据长度对测量结果的影响25-28
• 3.3.2 信号的初始相位对测量结果的影响28-30
• 3.3.3 多频信号下的 CZT 特性分析30-32
• 本章小结32-33
• 第四章 相关函数在旋转机械测速中的应用33-46
• 4.1 相关函数33-36
• 4.1.1 自相关函数33-34
• 4.1.2 互相关函数34-36
• 4.2 利用相关函数去噪声36-39
• 4.3 相关法和 CZT 相结合测量转速39-45
• 4.3.1 三路信号的互相关处理39-43
• 4.3.2 相关法和 CZT 结合测量实际工程上的应用43-45
• 本章小结45-46
• 第五章 周期 CZT 算法46-53
• 5.1 周期 CZT 的提出与仿真46-51
• 5.2 周期 CZT 在实际振动测速中的应用51-52
• 本章小结52-53
• 总结与展望53-54
• 参考文献54-58
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果58-59
• 致谢59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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  本文关键词：基于线性调频Z变换的振动测速算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：384642