便携式潜油电泵机组转速测量仪的研究与实现

论文摘要

该论文基于高速SoC单片机C8051F,设计了一种便携式的潜油电泵机组转速测量仪,用于潜油电泵机组工作时的转速测量。该论文主要完成了以下几个方面的工作。1、通过研究振动法测速的基本原理,结合潜油电泵机组的工作特点,根据采集到的（潜油）电机工作时振动信号,提出了采用Chirp-Z变换提高测速精度的数据处理方法,并对Chirp-Z作了原理分析。2、通过搭建试验平台,设计光电测速电路与振动测试电路同时测量电机转速,验证振动测试算法的正确性与测量精度。3、开发了以单片机C8051F005为核心的数据采集系统,系统充分利用了C8051F005的12位高速A/D采集模块,实现了三维振动信号的采集;同时,上位机采用VB编写人机交互界面,实现了潜油电泵机组转速的自动测量,同时能够方便的对测速仪进行监控,并且可以对振动信号进行各种复杂的谱分析,由此大大减轻了工作人员的工作量,大大提高了工作效率,增强了工业现场自动化水平。通过工业现场测试表明,系统软硬件设计合理,振动数据采集分析功能齐全,具有较好的测量分析精度,操作简单方便,结构轻巧,能够满足现场各种振动数据采集分析的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 课题的来源及意义
• 1.2 潜油电泵的测速概述
• 1.2.1 潜油电泵系统的结构和原理
• 1.2.2 测速方法概述
• 1.2.3 潜油电泵的测速方法
• 1.3 振动检测技术的发展
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 振动测速方法和试验平台的搭建
• 2.1 振动测速的原理和方法
• 2.1.1 振动测速的原理
• 2.1.2 振动检测技术
• 2.2 试验平台的搭建
• 2.2.1 试验平台的系统介绍
• 2.2.2 加速度信号的数据采集
• 2.2.3 光电测速单元的设计
• 2.2.4 采集软件的设计
• 2.3 本章小结
• 第3章 用于测速的振动信号数据处理方法
• 3.1 振动加速度信号的频谱分析
• 3.1.1 FFT分析法
• 3.1.2 ZoomFFT分析法
• 3.1.3 CZT分析法
• 3.1.4 几种频率细化方法的比较
• 3.2 数据处理算法的选择和验证
• 3.3 本章小结
• 第4章 便携式潜油电泵机组测速仪的硬件设计
• 4.1 硬件电路的结构
• 4.2 主要元器件的选取
• 4.2.1 单片机的选取
• 4.2.2 振动传感器的选取
• 4.3 测速仪采集系统的设计
• 4.3.1 电源模块设计
• 4.3.2 信号的调理与采集电路的设计
• 4.3.3 外部数据存储模块
• 4.3.4 数据通讯模块设计
• 4.3.5 下位机数据采集系统实物图
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统软件设计
• 5.1 软件的总体结构
• 5.2 上位机与下位机之间的通讯协议
• 5.3 下位机软件设计
• 5.4 上位机软件设计
• 5.4.1 上位机软件实现功能
• 5.4.2 上位机算法部分的实现
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢