基于静电感应的机械设备平动速度与振动测量

发布时间：2017-07-02 02:04

  本文关键词：基于静电感应的机械设备平动速度与振动测量，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为提高测量结果的精度和可重复性,将实时计算得到的多个速度值,经过数据在现代工业生产过程中,随着机械装置逐步精密化、复杂化,对于设备工作的稳定性和可靠性的要求越来越高,因此设备运行速度和振动的精确检测具有重要的意义。精确测量设备的运行速度可以有效提高控制水平和加工精度,而对机械振动的检测可以尽早预测设备故障,及时消除缺陷,保证设备持续、可靠地运行。接触式测量方法由于原理上的局限,在测量过程中会出现难以避免的误差,且难以同时实现振动检测。对于大多数非接触式的测量方法,其优点是适用于不同材料的被测物体,且对测量过程不会构成任何干扰,但是要实现较高精度的测量,往往价格昂贵。采用静电传感器通过采集设备运行中所产生的静电信号,可以实现对被测设备的非接触式测量和监视。本课题主要完成的工作和创新性研究的成果有如下几个方面：根据静电感应理论,通过分析静电信号特点,提出基于静电传感器阵列的设备运行速度测量方法。通过将上下游传感器采集到的信号进行互相关运算得到渡越时间,进而得到对应的速度值。融合算法得出最终速度。在实验中应用FFT技术分析信号的频谱特征,证实静电信号的主振动频率与设备振动情况存在非线性的对应关系,并且静电信号中的波动成分主要受到机械振动的影响。通过在不同的速度值下进行振动分析,利用静电信号所携带的振动相关信息实现了对机械装置振动特征的检测。为进行理论分析与实验研究,设计研制了用于设备速度和振动检测的条形静电传感器,开发了基于dsPIC数字信号控制器的微弱信号检测与处理电路。实验表明：所采集的静电信号能够反映系统运行特征,在所有的实验条件下,速度测量的相对误差均在±1.25%以内,并得到了信号的主振动频率、幅值和速度三者的对应关系曲线。
【关键词】：静电传感器 非接触式测量 平动速度 振动检测 传感器阵列 互相关 数据融合
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH82;TH113
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 测量技术的研究现状与发展趋势10-13
• 1.2.1 速度测量技术10-11
• 1.2.2 振动测量技术11-13
• 1.3 静电检测技术的研究现状和发展趋势13-17
• 1.4 本论文的研究工作及创新点17-18
• 第2章 平动物体速度与振动测量系统设计18-35
• 2.1 测量原理18-23
• 2.1.1 静电感应机理18-19
• 2.1.2 静电传感器等效电路19-21
• 2.1.3 测量装置设计21-23
• 2.2 信号检测与处理电路设计23-34
• 2.2.1 静电传感器设计23-25
• 2.2.2 嵌入式电路设计25-34
• 2.3 小结34-35
• 第3章 速度与振动测量算法35-41
• 3.1 速度测量方法35-38
• 3.1.1 基于实验的采样频率选择35-36
• 3.1.2 基于互相关运算的速度测量36-37
• 3.1.3 多传感器数据融合37-38
• 3.2 振动测量方法38-39
• 3.2.1 振动分析算法38
• 3.2.2 振动特征提取38-39
• 3.3 小结39-41
• 第4章 平动物体速度与振动测量实验41-55
• 4.1 系统测试41-46
• 4.1.1 系统稳定性试验41-42
• 4.1.2 静电电极尺寸的选择42-44
• 4.1.3 基于信号相关性的参数选择44-46
• 4.2 速度与振动检测实验46-53
• 4.2.1 静电信号波形分析46-47
• 4.2.2 信号的振动特征提取47-49
• 4.2.3 结合数据融合算法的平动物体速度计算49-52
• 4.2.4 结合功率谱分析的振动检测52-53
• 4.3 小结53-55
• 第5章 总结与展望55-57
• 参考文献57-61
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果61-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 兰羽;;基于AT89C51的超声波测速系统设计[J];电子设计工程;2013年07期

2 许传龙;汤光华;黄键;杨道业;周宾;王式民;;基于静电传感器空间滤波效应的颗粒速度测量[J];化工学报;2007年01期

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本文编号：508168