分布式在线振动监测网络系统中数据采集系统的研究

摘要

分布式在线振动监测网络系统是根据国内外船舶工业的发展，在对船舶噪声进行深入研究的基础之上提出来的。系统通过在船舱内不同的位置布置大量振动传感器和建立现场总线监测网络系统，实现对船舶总噪声的实时监测，从而对船舶典型航态的声场特性作出准确的预报，以便提高船舶航行的安全可靠性，同时通过采用某些降低乃至消除噪声技术和措施，有效地保护船员及乘客的身心健康。由于船舶内旋转机械的总振动在某种程度上可以近似地被当作船舶总噪声，因此系统主要是针对船舶内旋转机械的振动状况进行在线监测。本文所介绍的数据采集系统就是通过安装若干加速度振动传感器和设计专用数据采集电路，来实现对旋转机械振动信号的实时在线采集，从而为后续的数据处理系统提供准确可靠的信号数据。本文主要完成的工作： (1)基于分布式在线振动监测网络系统的总体设计模型，提出了前端单元数据采集的实现方案，建立了以CPLD为核心的数据采集系统原理模型。 (2)完成了数据采集系统的具体设计和实际调试，主要包括模拟电路(传感器信号适配电路、放大电路、滤波电路以及A/D转换电路等)和电源模块的设计和调试，数字电路(在CPLD的逻辑协调下，同步采集模拟电路传输上来的经过信号适配、滤波放大和A/D转换处理后的振动信号，并将其存储在输入缓冲器RAMl)的设计和调试等。 (3)参与了项目总体的部分联调和验证工作。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2现场总线

1.3船舶噪声监测的意义和方法

1.3.1船舶噪声监测的意义

1.3.2船舶噪声监测的方法

1.4本文的主要工作

第二章总体设计

2.1分布式在线振动监测网络系统的总体设计

2.1.1概述

2.1.2单元数据采集及处理子系统

2.1.3现场总线监测网络子系统

2.2数据采集系统的原理设计

2.2.1主要性能要求

2.2.2硬件实现原理

2.3本课题所用主要器件简介

2.3.1复杂可编程逻辑器件CPLD

2.3.2数字处理芯片DSP

2.3.3单片机PIC1 8F248

第三章模拟电路及电源模块设计

3.1概述

3.2传感器信号适配电路

3.2.1传感器

3.2.2信号适配电路

3.3放大电路

3.4滤波电路

3.4.1滤波器基本知识

3.4.2有源滤波电路的设计

3.5 A/D转换电路

3.5.1 ADC模块基本原理

3.5.2 ADC模块操作编程

3.6电源模块

第四章数字电路设计

4.1概述

4.2 CPLD在电子系统设计中的开发与应用

4.2.1 XC9500系列器件的结构

4.2.2 XC9500系列器件的性能特点

4.2.3 CPLD的设计流程和开发环境

4.2.4可编程ASIC的发展趋势

4.3从PIC单片机到RAM1的数据传输

4.3.1存储器简介

4.3.2软件设计

4.3.3硬件设计

第五章实验数据及分析

5.1模拟电路板(带滤波环节)原理验证实验

5.2模拟电路板(屏蔽滤波环节)原理验证实验

5.3模拟电路板8通道数据采集一致性验证实验

第六章全文总结和工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

在校期间参加科研项目

附录A 系统实物图

附录B 下层8路单片机程序

致谢