分布式在线振动监测网络系统中数据处理技术的应用

论文摘要

在现代船舶设备和系统的结构日趋复杂,功能渐臻完善,自动化程度不断提高的今天,对舰船航行中的可靠性和安全性的要求也越显重要。尤其是舰船上旋转机械的振动情况,严重时不仅影响搭乘人员的舒适性,有损他们的健康,还使船舶结构发生多种形式的破坏,对于军用舰只来说,更会严重影响其作战性能,因此已经成了一个不可忽略的问题。分布式在线振动监测网络系统正是针对这一问题而开发的专门用于对舰船航行过程中旋转机械的振动情况进行实时监测和分析的一个系统。本文针对振动信号比较复杂,在时域中较难分析的特点,提出了基于DSP的数字信号处理,完成了对信号的数字滤波和FFT处理,实现了对振动信号的频域分析,并且完成了单节点与CAN网桥和中央计算机之间通讯的调试工作。本文主要研究的内容有:1.在前人已经基本进行完的硬件设计的基础上,完成了对整个系统硬件电路的改进和调试工作。2.对数字信号处理技术进行了深入的研究,主要针对信号的FIR数字滤波和快速傅立叶变换FFT处理,完成了基于DSP芯片的编程和调试,实现了振动信号的频谱分析。3.完成了整个网络的连接,对单节点和中央计算机之间的通讯进行了测试;并且对利用振动信号发生器模拟产生的振动信号进行了分析和处理,验证了系统的功能。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 旋转机械故障诊断技术
• 1.3 国内外技术概况和发展趋势
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 船体振动的分布式在线监测网络系统
• 2.1 系统的总体介绍
• 2.2 单个处理单元的实现方案
• 2.2.1 信号采集系统的实现
• 2.2.1.1 振动信号的采集
• 2.2.1.2 振动信号的放大
• 2.2.1.3 数据的存储
• 2.2.2 数据的处理
• 2.2.2.1 数字信号处理器
• 2.2.2.2 数字信号处理器 DSP 的发展及选择
• 2.2.2.3 DSP 芯片 TMS320F2812
• 2.2.2.4 DSP 的外部接口
• 2.3 数据的传输
• 2.3.1 CAN 的可靠性研究
• 2.3.2 CAN 的实时性研究
• 2.3.3 CAN 的可维护性研究
• 2.4 芯片说明
• 2.4.1 电源模块 TPS767D318
• 2.4.2 复杂可编程逻辑器件 XC95288XL
• 2.4.3 SRAM CY7C1021V33
• 2.5 本章小结
• 第三章 数字滤波器的设计
• 3.1 数字信号处理技术
• 3.1.1 信号处理基础
• 3.1.2 数字滤波技术
• 3.2 数字滤波器的基本原理
• 3.2.1 数字滤波器的表示方法
• 3.2.2 数字滤波器的结构实现
• 3.2.3 数字滤波器的设计
• 3.3 FIR 数字滤波器
• 3.3.1 FIR 数字滤波器的基本网络结构
• 3.3.2 FIR 数字滤波器的设计
• 3.3.3 FIR 低通滤波器的实现
• 3.4 本章小结
• 第四章 振动信号的频域分析
• 4.1 信号的频域分析
• 4.2 快速傅立叶变换 FFT
• 4.3 快速傅立叶变换 FFT 的 DSP 实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 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 信号采集与处理实验板
• 附录B DSP 芯片TMS320F2812 的接口电路
• 附录C 系统的网络结构
• 致谢