便攜式旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)——基于振動(dòng)信號(hào)的分析.pdf

1、旋轉(zhuǎn)機(jī)械在各行各業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，其中許多設(shè)備都是生產(chǎn)流程上的關(guān)鍵機(jī)械設(shè)備，是企業(yè)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的主要對(duì)象。加強(qiáng)這類設(shè)備的監(jiān)測(cè)診斷，為確保設(shè)備完全高效運(yùn)轉(zhuǎn)，增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都具有重要意義，而傳統(tǒng)的設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，一般由傳感器、信號(hào)處理電路、檢測(cè)結(jié)果顯示、控制面板這幾個(gè)部分組成，是一臺(tái)獨(dú)立的測(cè)試診斷裝置，其功能主要是信號(hào)的采集與控制、分析與處理和結(jié)果的表達(dá)與輸出。這些功能由儀器廠家給定，都是通過硬件電路和固件

2、程序來實(shí)現(xiàn)，構(gòu)成一般是固定的。正是因?yàn)樗墓δ苁且杂布男问酱嬖诘?，從而決定了傳統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)只能由儀器廠家來定義、制造和維修，而用戶無法隨意改變其結(jié)構(gòu)和功能，靈活性差。另外，傳統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用高，開發(fā)周期和技術(shù)更新周期長，傳統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)很難與其它儀器設(shè)備的連接使用，一般都是獨(dú)立使用、手動(dòng)操作，對(duì)于復(fù)雜、多參數(shù)測(cè)試的場合，使用起來就很不方便，其局限性非常明顯。同時(shí)，旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)中蘊(yùn)藏了大量的信息

3、，能夠幫助人們正確判斷各類旋轉(zhuǎn)機(jī)械在運(yùn)行過程中的狀態(tài)。基于上述情況，開發(fā)并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于振動(dòng)分析的旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這種狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)從某種意義上說也是一種虛擬儀器。由計(jì)算機(jī)、應(yīng)用軟件和儀器硬件三部分組成，通過軟件將計(jì)算機(jī)硬件和儀器的硬件有機(jī)融合為一體，把計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理分析能力和儀器硬件測(cè)量、控制能力結(jié)合在一起，通過應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理、顯示、存儲(chǔ)和波形分析。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想：采用振動(dòng)傳感器采集旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中所

4、產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過硬件電路的濾波放大、A/D轉(zhuǎn)換，再通過USB接口把數(shù)據(jù)上傳到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理；上位機(jī)可以對(duì)數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行采樣率、通道選擇等相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置；通過應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)信號(hào)分析處理和畫出相關(guān)的分析波形圖；然后，通過相關(guān)的波形的分析和頻譜分析判斷機(jī)械設(shè)備的健康狀況。 本文的主要內(nèi)容包括： 首先，對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的常見故障的原因、振動(dòng)特點(diǎn)以及振動(dòng)診斷方法進(jìn)行了深入的討論，介紹了振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域和頻域分析處理方法，提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)思

5、想。 其次，分析了旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件采用了主/從單片協(xié)同工作設(shè)計(jì)思想，主單片機(jī)控制整個(gè)硬件系統(tǒng)，從單片機(jī)控制數(shù)據(jù)采集，這樣設(shè)計(jì)的目的是為了提高數(shù)據(jù)采集的速度和精度。詳細(xì)介紹了硬件系統(tǒng)中的濾波電路設(shè)計(jì)、放大電路設(shè)計(jì)、ADC單元設(shè)計(jì)、控制單元設(shè)計(jì)和USB接口單元設(shè)計(jì)。 再次，介紹了系統(tǒng)固件程序設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序功能模塊。系統(tǒng)固件程序包括單片機(jī)控制程序、中斷程序和USB通信程序等；系統(tǒng)功能模塊包括：時(shí)域圖、頻