基于LORA技术的无线振动监测系统
发布时间：2021-09-03 05:50
随着科学技术的快速发展和现代工业自动化水平日益提高,现代旋转机械设备向着大型化、复杂化、自动化、连续化、集成化、智能化的方向发展,但受现场环境影响、设备老化、操作不当等原因,经常会出现各类机械故障,设备发生故障不仅会造成重大的经济损失,还可能造成人员伤亡。因此,采用振动监测系统对旋转机械的运行状态监测有重大意义。但现有的振动监测系统大多数采用有线方式连接,一旦布线成功后,就不能随便更改监测点和改变布局。这样不仅增加了安装成本,同时降低了系统的灵活性和可操作性。针对有线振动监测系统存在的问题,由STM32F103CBT6作为主控制器完成数据的处理和分析,以数字输出加速度传感器LIS3DH作为信息采集模块实时采集旋转机械的振动信号,首次采用基于LORA技术的无线射频芯片SX1278作为无线通信模块实现上位机与下位机的数据互传,上位机的开发环境采用Micro Soft Visual Studio 2010,研制了一套全新的基于LORA技术的无线在线振动监测系统。本系统具有功耗低、外围电路少、体积小、成本低、通信安全、通信距离远、灵活性高的优点。通过STM32内部的定时器每隔一段时间（根据实际...
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
简谐振动图像
第二章 振动信号处理及频谱修正方法3. 相位：相位对于一个信号而言，是特定时刻在它循环中的位置：一种它是否在波峰、波谷或它们之间的某点的标度。相位描述信号波形变化的度量，通常以度（角度）作为单位，也称作相角。也可以理解为质点振动的相对位置。可以用来描述某一时刻机械转子的位置。可以根据相位的变换判断机械的运行状态，所以相位的测量和分析对振动信号分析及故障诊断具有十分重要的意义。2.1.2 振动加速度、速度、位移之间的关系通过最简单的简谐振动为例来说明加速度、速度、位移之间的关系。
汉宁窗有良好的特性，适用于频谱分析。图 2.4 归一化频率图2.4 频谱校正方法离散频谱分析技术是信号处理的基本手段，由于计算机能力有限只能对有限个样本进行运算，所以 FFT 和频谱分析方法只能在有限区间内进行，对信号进行 FFT 时会发生截断效应和栅栏效应。由于能量泄露使得频谱峰值变小，且谱间干扰降低了频谱的分辨率甚至将弱小信号掩盖，即离散谱的相位、振幅和频率都会发生较大误差。需要采用精度较高的频谱校正方法对其进行校正。常用的校正方法有：能量重心校正法、比值校正法、相位差校正法、黄金分割法、三角形法、小偏差法、FFT 加 DFT 细化分析法[49-50]。2.4.1 能量重心法能量重心法是在离散三点卷积幅值校正法的基础上进行改进的，通过对窗函数能量分布特性的研究，即当 n 取无穷时，发现窗谱主瓣函数的能量重心就是坐标原点或在原点附近，根据坐标原点出的几根谱线用重心法求出离散窗函数的能量重心坐标，该坐标就是校正的准确频率，再根据校正后的频率对函数的幅值和相位进行修正。由帕塞瓦尔
【参考文献】：
期刊论文
[1]振动加速度信号时域和频域积分方法研究[J]. 周华. 机械工程师. 2018(04)
[2]LoRa无线网络技术与应用现状研究[J]. 王鹏,刘志杰,郑欣. 信息通信技术. 2017(05)
[3]LoRa技术在矿井无线通信中的应用分析[J]. 霍振龙. 工矿自动化. 2017(10)
[4]LoRa物理层和MAC层技术综述[J]. 赵文妍. 移动通信. 2017(17)
[5]新兴物联网技术——LoRa[J]. 王阳,温向明,路兆铭,程刚,潘奇. 信息通信技术. 2017(01)
[6]LoRa技术在低功耗广域网络中的实现和应用[J]. 郑浩. 信息通信技术. 2017(01)
[7]LoRa无线网络技术分析[J]. 赵静,苏光添. 移动通信. 2016(21)
[8]基于LoRa的智能抄表系统设计与实现[J]. 赵太飞,陈伦斌,袁麓,胡小乔. 计算机测量与控制. 2016(09)
[9]低功耗广域LoRa技术分析与应用建议[J]. 刘琛,邵震,夏莹莹. 电信技术. 2016(05)
[10]LORA技术实现远距离、低功耗无线数据传输[J]. 龚天平. 电子世界. 2016(10)
博士论文
[1]离散频谱校正新方法及其抗干扰性能研究[D]. 罗久飞.重庆大学 2015
[2]离散频谱校正理论的抗噪性能研究及其在工程中的应用[D]. 林慧斌.华南理工大学 2010
硕士论文
[1]无线LoRa在输电线路监测中的组网设计与实现[D]. 陈伦斌.西安理工大学 2017
[2]风电机组在线振动监测系统开发与应用[D]. 张冬平.华北电力大学(北京) 2016
[3]基于无线传感网络的旋转机械振动状态监测系统设计[D]. 赵彦鹏.燕山大学 2016
[4]低功耗长距离无线收发模块设计与实现[D]. 彭飞飞.电子科技大学 2016
[5]旋转机械无线传感器网络振动监测节点的设计[D]. 张琨.太原理工大学 2015
[6]基于nRF24L01的无线传感器网络研究[D]. 乔鹿鹿.杭州电子科技大学 2015
[7]基于无线传感器网络的振动监测系统[D]. 车骏.西安电子科技大学 2015
[8]旋转机械振动在线监测系统的研究与开发[D]. 范铮.兰州理工大学 2014
[9]Android系统中LIS3DH加速度传感器软硬件系统的研究与实现[D]. 舒莉.国防科学技术大学 2014
[10]大型风力发电机振动监测系统设计与实现[D]. 王慧.沈阳工业大学 2014
本文编号：3380536
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
简谐振动图像
第二章 振动信号处理及频谱修正方法3. 相位：相位对于一个信号而言，是特定时刻在它循环中的位置：一种它是否在波峰、波谷或它们之间的某点的标度。相位描述信号波形变化的度量，通常以度（角度）作为单位，也称作相角。也可以理解为质点振动的相对位置。可以用来描述某一时刻机械转子的位置。可以根据相位的变换判断机械的运行状态，所以相位的测量和分析对振动信号分析及故障诊断具有十分重要的意义。2.1.2 振动加速度、速度、位移之间的关系通过最简单的简谐振动为例来说明加速度、速度、位移之间的关系。
汉宁窗有良好的特性，适用于频谱分析。图 2.4 归一化频率图2.4 频谱校正方法离散频谱分析技术是信号处理的基本手段，由于计算机能力有限只能对有限个样本进行运算，所以 FFT 和频谱分析方法只能在有限区间内进行，对信号进行 FFT 时会发生截断效应和栅栏效应。由于能量泄露使得频谱峰值变小，且谱间干扰降低了频谱的分辨率甚至将弱小信号掩盖，即离散谱的相位、振幅和频率都会发生较大误差。需要采用精度较高的频谱校正方法对其进行校正。常用的校正方法有：能量重心校正法、比值校正法、相位差校正法、黄金分割法、三角形法、小偏差法、FFT 加 DFT 细化分析法[49-50]。2.4.1 能量重心法能量重心法是在离散三点卷积幅值校正法的基础上进行改进的，通过对窗函数能量分布特性的研究，即当 n 取无穷时，发现窗谱主瓣函数的能量重心就是坐标原点或在原点附近，根据坐标原点出的几根谱线用重心法求出离散窗函数的能量重心坐标，该坐标就是校正的准确频率，再根据校正后的频率对函数的幅值和相位进行修正。由帕塞瓦尔
【参考文献】：
期刊论文
[1]振动加速度信号时域和频域积分方法研究[J]. 周华. 机械工程师. 2018(04)
[2]LoRa无线网络技术与应用现状研究[J]. 王鹏,刘志杰,郑欣. 信息通信技术. 2017(05)
[3]LoRa技术在矿井无线通信中的应用分析[J]. 霍振龙. 工矿自动化. 2017(10)
[4]LoRa物理层和MAC层技术综述[J]. 赵文妍. 移动通信. 2017(17)
[5]新兴物联网技术——LoRa[J]. 王阳,温向明,路兆铭,程刚,潘奇. 信息通信技术. 2017(01)
[6]LoRa技术在低功耗广域网络中的实现和应用[J]. 郑浩. 信息通信技术. 2017(01)
[7]LoRa无线网络技术分析[J]. 赵静,苏光添. 移动通信. 2016(21)
[8]基于LoRa的智能抄表系统设计与实现[J]. 赵太飞,陈伦斌,袁麓,胡小乔. 计算机测量与控制. 2016(09)
[9]低功耗广域LoRa技术分析与应用建议[J]. 刘琛,邵震,夏莹莹. 电信技术. 2016(05)
[10]LORA技术实现远距离、低功耗无线数据传输[J]. 龚天平. 电子世界. 2016(10)
博士论文
[1]离散频谱校正新方法及其抗干扰性能研究[D]. 罗久飞.重庆大学 2015
[2]离散频谱校正理论的抗噪性能研究及其在工程中的应用[D]. 林慧斌.华南理工大学 2010
硕士论文
[1]无线LoRa在输电线路监测中的组网设计与实现[D]. 陈伦斌.西安理工大学 2017
[2]风电机组在线振动监测系统开发与应用[D]. 张冬平.华北电力大学(北京) 2016
[3]基于无线传感网络的旋转机械振动状态监测系统设计[D]. 赵彦鹏.燕山大学 2016
[4]低功耗长距离无线收发模块设计与实现[D]. 彭飞飞.电子科技大学 2016
[5]旋转机械无线传感器网络振动监测节点的设计[D]. 张琨.太原理工大学 2015
[6]基于nRF24L01的无线传感器网络研究[D]. 乔鹿鹿.杭州电子科技大学 2015
[7]基于无线传感器网络的振动监测系统[D]. 车骏.西安电子科技大学 2015
[8]旋转机械振动在线监测系统的研究与开发[D]. 范铮.兰州理工大学 2014
[9]Android系统中LIS3DH加速度传感器软硬件系统的研究与实现[D]. 舒莉.国防科学技术大学 2014
[10]大型风力发电机振动监测系统设计与实现[D]. 王慧.沈阳工业大学 2014
本文编号：3380536
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