滚动轴承振动加速度信号的便携式采集与分析研究

摘要

轴承作为支撑转子的核心部件，在旋转机械中，其对整个机械系统的稳定性和可靠性具有重大的影响。研究开发一款实时监测与诊断的仪器，应用在中小型设备上面，其应用的市场前景较为广阔。
　　本文的主要研究内容包括便携式信号采集与分析系统的实现和全相位FFT频谱分析在系统中的应用。整个系统的实现过程分为硬件系统设计和软件系统设计，均采用模块化设计思想，硬件系统的设计主要围绕两个核心处理器搭建，分别为数字信号处理器DSP和控制处理器STM32。系统由STM32处理器控制ICP型传感器采集数据，由DSP处理器进行数字信号处理，本文给出了系统各个模块的原理图并进行了设计分析。软件系统设计主要包括信号采集、信号存储、波形显示、数据传输、时域指标计算、FFT以及全相位FFT算法的实现。
　　本文对全相位FFT频谱分析在信号采集与分析系统中的应用作了深入地研究。首先由数字信号处理中的数据截断问题入手，研究了全相位方法对于数据截断问题的预处理方式，深入分析了余弦信号在传统截断情况下以及经过全相位预处理后加窗前后的波形与谱线特征，研究了传统频谱校正法中的比值法和基于FFT与全相位FFT的综合相位差校正法，重点研究了FFT的原理以及对比分析了全相位FFT谱分析与传统FFT谱分析的原理和实现，进而对传统FFT与全相位FFT的频谱性能进行了比较，并将传统FFT算法与全相位FFT算法在信号采集与分析系统上实现。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 滚动轴承故障诊断技术的概况

1.2 便携式振动信号采集与分析系统的研究现状

1.3 论文的主要研究内容及章节安排

第二章 便携式信号分析仪中的常用信号分析方法

2.1 振动信号时域指标的提取法

2.2 频谱分析方法

2.3 全相位频谱分析理论研究

2.4 本章小结

第三章 系统功能需求分析与硬件电路设计

3.1 系统功能需求及组成分析

3.2 系统硬件电路总体结构设计

3.3 电源模块

3.4 振动信号采集模块

3.5 振动数据存储模块

3.6 信号显示模块

3.7 振动数据分析模块

3.8 本章小结

第四章 系统软件设计

4.1 软件系统总体设计

4.2 DSP编程中浮点运算的处理

4.3 CMD文件的编写

4.4振动信号的采集程序设计

4.5 振动数据的保存与读取程序设计

4.6 振动数据的传输程序设计

4.7 振动信号的时域指标提取与频谱分析程序设计

4.8 振动信号的图形化显示程序设计

4.9 本章小结

第五章 滚动轴承振动信号的采集与频谱分析

5.1 滚动轴承振动信号采集结果的分析

5.2 滚动轴承振动信号的频谱分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 前景展望

致谢

参考文献