基于共振解调和Internet的嵌入式数据采集器的研究与实现

摘要

该文提出了针对数控机床的远程监测诊断系统框架,详细论述了基于共振解调和Internet的嵌入式数据采集器的软硬件设计,该数据采集器负责远程监测与诊断系统中的数据采集与远程数据传输.数据采集器完成的功能是通过加速度传感器拾取振动信号,用共振解调板提取微冲击信号,用转速测量板精确测量电机转速,再通过具备Internet接入功能的嵌入式系统将数据发送到远程的数据库中.该文在进行共振解调板设计、转速测量板设计、数据采集器的Internet接入方案设计、数据采集器的软件系统设计、数据采集器对数据库的远程存取研究的基础上,主要完成了以下研究工作:(1)谐振电路中谐振频率F<,0>和品质因数Q的选取是共振解调板设计的关键,在实验基础上,证实了硬件共振解调技术对于微冲击信号提取的有效性,基于共振解调技术的高速线材轧机齿轮箱故障检测板已申请实用新型专利.(2)转速测量板的设计采用频率/周期数字测速法实现,其原理是通过对速度传感器输出的脉冲进行计数来计算转速,文章给出了测速板的软硬件实现方案.(3)主要从三方面进行了软件系统的设计,分别是用uC/OS-Ⅱ实时操作系统内核实现了对多任务的调度,基于嵌入式TCP/IP协议的网络通信模块的设计,和利用定时器实现数据采集的精确定时.(4)利用Web服务实现了数据采集器对远程数据库访问接口,完成了嵌入式数据采集器对Web服务的调用;并利用动态域名技术解决了Web服务地址浮动的问题.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第1章绪论

1.1课题概述

1.1.1课题背景

1.1.2课题意义

1.1.3课题来源

1.2文献综述

1.2.1设备远程状态监测与故障诊断现状

1.2.2数据采集系统的分类与特点

1.2.3嵌入式技术发展现状

1.2.4共振解调技术应用现状

1.3本文主要研究内容

1.3.1课题内容

1.3.2本文研究内容

1.3.3本文难点及创新点

第2章共振解调板设计

2.1共振解调物理学基础

2.2加速度传感器的选取

2.2.1 ICP传感器的原理及优点

2.2.2加速度传感器频响范围的选择分析

2.2.3加速度传感器的安装

2.3硬件共振解调原理与特点

2.3.1原理

2.3.2特点

2.4共振解调板电路设计

2.4.1共振解调电路总体设计

2.4.2传感器接口电路设计

2.4.3谐振电路设计

2.4.4解调电路设计

2.5共振解调板实验分析

2.5.1冲击故障提取

2.5.2传感器频响对解调的影响

2.5.3共振解调板噪声干扰

2.6本章小结

第3章嵌入式数据采集器软硬件设计

3.1数据采集器的Internet接入方案研究

3.1.1嵌入式系统Internet接入方案论述

3.1.2基于Rabbit处理器的接入方案

3.2数据采集器软件系统设计

3.2.1软硬件开发平台

3.2.2 uC/OS-Ⅱ实现多任务设计

3.2.3网络通信模块设计

3.2.4数据精确定时采集设计

3.3转速测量板设计

3.3.1转速测量方案论述

3.3.2频率/周期测速法的软硬件设计

3.4本章小结

第4章数据采集器对数据库远程存取的研究

4.1数控机床远程诊断系统数据库设计

4.1.1数据库表的结构

4.1.2大数据块存储解决方案

4.2 Web服务实现数据库访问接口的设计

4.2.1 Web服务的基本概念

4.2.2数据库访问接口的实现

4.3动态域名解决Web服务地址浮动问题

4.4数据采集器对数据库访问接口的调用

4.4.1 Web服务的协议基础

4.4.2二进制数据的文本编码

4.4.3数采器对Web服务的调用实现

4.5本章小结

结论及展望

参考文献

攻读硕士期间的成果及论文

致谢