旋转机械振动监测与分析系统研究

摘要

对旋转机械设备进行振动监测与分析是保障设备可以安全、稳定、高效运行的重要手段，对及时有效的防止设备发生重大安全事故以及避免巨额经济损失有着重要意义。本文所开发的振动监测与分析系统由外接振动传感器、振动信号采集器和振动监测与分析系统软件三部分组成。 振动信号采集系统以高速SOC单片机芯片C8051F040为核心进行开发，此系统具有8通道高速循环采集特性，可通过C8051F040片上A/D对8个通道内对振动信号进行循环采集，同时可通过C8051F040中的比较器对转速进行测量。此系统设计有振动信号调理电路，可根据现场实际需要对振动传感器以及所需采集的信号进行合理选择，同时可对信号进行放大和滤波处理。系统配置有大容量非易失内存可对上百个测点动态波形进行存储，同时为了满足多种需求系统还具有丰富的接口设计，其中包括USB/RS-485/以太网卡接口以及LCD触控屏接口，振动信号采集器可通过USB/RS-485/以太网卡接口与计算机进行串口通信，将采集到的数据传输到计算机终端进行监测和分析处理。 振动监测与分析系统软件以C++语言和Access数据库为开发环境进行界面设计，其具有配置与系统管理、监测、分析处理三种功能，通过串口与振动信号采集器进行连接，可通过监测与分析系软件界面对用户信息、采集参数、采集通道等进行设置，同时可以实现8通道的信号波形显示以及对数据进行分析处理，从而可以实现对旋转机械设备的实时在线监测与分析。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 振动监测与分析技术

1．3 论文研究目和研究内容

第2章 振动监测与分析系统总体设计方案

2．1 振动传感器

2．1．1 振动传感器的选择

2．1．2 振动测点的选择

2．2 振动信号采集器

2．2．1 预处理

2．2．2 数据采集过程

2．2．3 采样频率

2．2．4 多通道循环采集

2．3 振动监测与分析软件

2．3．1 软件设计原则

2．3．2 软件设计方案

2．4 本章小结

第3章 振动信号采集器的硬件设计

3．1 振动信号采集器硬件结构框图

3．2 数字电路设计

3．2．1 CPU

3．2．2 片内储存器

3．2．3 片上采集系统

3．2．4 内部扩展功能

3．2．5 内存扩展电路设计

3．3 振动信号调理电路设计

3．3．1 信号选择电路

3．3．2 程控增益放大电路

3．3．3 程控滤波电路

3．4 接口电路设计

3．4．1 RS-485与USB接口电路

3．4．2 网络接口电路

3．4．3 人机接口电路

3．5 电源电路设计

3．5．1 数字与模拟电源电路设计

3．5．2 LCD背光电源电路设计

3．6 振动信号采集器的性能参数

3．7 振动信号采集器线路板图

3．8 本章小结

第4章 振动信号采集器的软件设计

4．1 软件设计总体结构

4．2 软件集成开发环境

4．3 硬件初始化程序

4．3．1 端口初始化

4．3．2 定时器初始化

4．3．3 串口初始化

4．3．4 A／D和D／A初始化

4．3．5 外部内存初始化

4．4 内存管理程序

4．5 USB／RS-485接口驱动程序

4．6 A／D转换程序

4．7 转速测量程序

4．8 数据采集主程序

4．9 采集器主程序设计

4．10 本章小结

第5章 振动监测与分析软件设计

5．1 软件开发环境

5．2 软件分析方法

5．2．1 时域分析

5．2．2 相关分析

5．2．3 频谱分析

5．3 软件功能

5．3．1 配置与系统管理

5．3．2 监测功能

5．3．3 分析功能

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间参加科研情况

致谢