基于MSP430单片机的刚性转子现场动平衡测试系统的研制

摘要

动平衡处理是旋转部件必须要采取的工艺措施之一。本文在阐述转子动平衡理论的基础上，采用影响系数法，以刚性转子为对象，利用MSP430F449单片机作为核心器件，研制了一套可以应用于现场的动平衡测试系统。该系统能完成刚性转子现场动平衡的单面和双面测试，实时给出不平衡量的大小和相位，也可以单独测量转子的转速和振动。
　　 本文概括起来主要有以下几方面的内容：
　　 1）总结了国内外转子动平衡测试系统的发展现状及趋势、单片机测试系统在动平衡测试中的应用及其发展现状，阐述本文的研究意义。
　　 2）阐述转子不平衡量引起的振动的特点和分类，重点介绍计算不平衡量的影响系数法，总结转子动平衡实验的一些注意要点。
　　 3）分析了测试系统的硬件设计，包括了系统各硬件的选择及其性能介绍、电路设计及其实现功能等。
　　 4）对测试系统进行软件设计，重点介绍三大功能模块：转速测量模块、振动信号测量模块、动平衡分析模块。其中关键技术在于用FFT算法实现对不平衡振动信号（基频）幅值和相位的精确提取，用影响系数法计算转子不平衡量。
　　 5）建立了刚性转子实验平台，进行大量的实验和分析。结果表明本课题研制的动平衡测试系统有较好的测量精度，具有一定的应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 本课题研究的意义

1.2 转子动平衡测试系统的发展和趋势

1.3 单片机测试系统的概述

1.3.1 单片机测试系统的一般构成

1.3.2 单片机测试系统的优点

1.3.3 单片机测试系统的发展

1.4 本论文研究的主要内容

第二章 刚性转子动平衡基本理论

2.1 转子质量不平衡引起的振动

2.1.1 概述

2.1.2 质量不平衡引起的振动的特点

2.1.3 两个线性条件

2.2 刚性转子动平衡的原理

2.2.1 刚性转子的定义

2.2.2 刚性转子不平衡的分类

2.3 动平衡的方法

2.3.1 影响系数法

2.4 转子动平衡的几个要点

2.4.1 校正面的选择

2.4.2 校正平面数目和轴向位置的选择

2.4.3 平衡转速

2.4.4 平衡时测振点的选择

2.4.5 校正方法

2.4.6 试加平衡质量和相位的选取

2.5 本章小结

第三章 硬件系统设计

3.1 系统方案设计

3.2 系统的核心单元

3.2.1 核心单元的选择

3.2.2 MSP430F449的性能简介

3.3 传感器的选择

3.4 信号预处理电路

3.4.1 加法电路

3.4.2 放大电路

3.5. A/D转换模块

3.5.1 ADC12的结构

3.5.2. ADC12的工作原理

3.6 键盘接口电路

3.6.1 按键的工作原理

3.6.2 行列扫描键盘设计

3.7 LCD模块设计

3.7.1 LCD的接口电路

3.8 电源电路图

3.9 信号处理流程

3.9.1 不平衡振动信号处理流程

3.9.2 鉴相信号的处理流程

3.4 本章小结

第四章 软件系统设计

4.1 软件系统开发环境介绍

4.2 软件系统的整体设计

4.3 系统初始化模块

4.4 软件的主要功能模块

4.4.1 转速测量模块

4.4.2 不平衡振动信号测量模块

4.4.3 动平衡分析模块

4.5 液晶显示模块

4.6 键盘处理模块

4.7 系统的软件抗干扰

4.8 本章小结

第五章 实验与结论

5.1 实验验证

5.1.1 转速测量实验

5.1.2 不平衡振动信号幅值和相位的测量实验

5.1.3 动平衡实验

第六章 总结和展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢