传感器与信号处理技术在机械设备故障诊断中的应用研究

摘要

本文在综合国内、外状态监测与故障诊断技术的基础上，以数控车床为对象，对数控机床的运行特性进行了研究，设计出了基于多传感器的数控机床加工过程状态监测系统。介绍了机床信号采集方法及采集装置的硬件配置，讨论了信号预处理方法及其参数处理。通过采集和分析机床工作时的电流、电压、振动、声发射等信号，提取信号特征值，进而寻找信号的变化规律或趋势，为进一步优化工艺参数、提高生产效率、提高和预测工艺质量，避免机床故障等提供实时可靠的基础数据。该系统以计算机为主体，通过各种传感器实时采集数控机床运行过程中的特征参数，并对特征参数进行实时分析与处理，利用人工神经网络对数控机床的工作状态进行了辩识，对数控机床运行状态进行了有效的识别。其中的软件系统集数据采集、信号处理、状态监测于一体，是数控机床状态监测与故障诊断系统的重要组成部分。

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第一章绪论

1.1数控加工过程监控技术的意义及其发展概况

1.2加工过程监控系统的基本组成

1.2.1信号检测

1.2.2特征提取

1.2.3状态识别

1.3加工过程监控涉及的相关技术

1.3.1传感器技术

1.3.2信号处理技术

1.3.3智能学习技术

1.4加1过程状态监控系统的发展趋势

1.4.1监控技术的主要内容

1.4.2监控技术的发展趋势

1.5本论文的主要研究目标及章节安排

第二章数控加工过程监控的总体设计

2.1系统设计的基本原则

2.2系统的总体结构

2.2.1特征信号采集子系统

2.2.2网络学习子系统

2.2.3状态监控子系统

2.3硬件系统的配置设计

2.4软件系统设计

2.5本章小结

第三章加工过程监控系统的配置研究与设计

3.1源信号的选择

3.2传感器的选择

3.2.1传感器的分类

3.2.2传感器的基本性能参数

3.2.3传感器选用的一般原则

3.3模/数转换器

3.3.1 A/D转换器的分类

3.3.2 A/D转换器的主要技术指标

3.3.3逐次逼近式A/D转换器

3.4数据采集卡

3.5监控系统的配置设计

3.5.1多传感器信息融合原理

3.5.2基于多传感器信息融合的监控系统

3.6本章小结

第四章数据采集系统的硬件、软件设计

4.1采集系信号调理电路的设计

4.1.1信号调理电路的组成

4.1.2隔离放大电路设计

4.1.3滤波电路设计

4.1.4调理电路设计的总结

4.2采集参数的设定

4.3本章小结

第五章信号处理方法的研究

5.1概述

5.2监控信号处理的代表方法

5.2.1傅立叶分析

5.2.2小波分析

5.3加工过程监控系统的信号处理方法

5.4本章小结

第六章加工过程监控系统的工程测试与结论

6.1过程监控系统的实验方案

6.1.1实验装置简介

6.1.2实验的主要检测参数及传感器选择

6.2实验参数及结论

6.3本章小节

第七章结论与展望

7.1本课题的主要研究工作小结

7.2对进一步的研究工作建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文