发动机振动与燃烧分析虚拟仪器的设计开发与应用研究

论文摘要

发动机振动信号测试与分析是内燃机测试技术中十分重要的组成部分,通过对发动机振动信号的测试与分析,可以在不破坏原有设备的前提下,快速实现对发动机的故障诊断,是目前国内外内燃机智能化故障诊断领域的研究热点。本文首先介绍了一套自主开发的振动测试与分析系统。该系统集成为一台便携式的测试与采集仪器,在与计算机或工控机连接后,运行相应的虚拟仪器可以完成在线采集、监控、处理与分析、记录,以及离线后处理等功能,整套设备具有方便、经济、实用的特点,同时在界面设计、数据采集、分析功能等方面具有自身的特色。使用上述设备通过对柴油机的实际测量试验,模拟内燃机的故障环境,采集数据后对振动信号进行各种时频分析(诸如FFT变换、Gabor变换以及小波变换等),通过对数据分析结果的比对和总结,实现了使用上述自制设备对某种特定发动机故障的诊断方法。在燃烧分析仪设计开发部分,本文基于内燃机缸内燃烧分析的基本原理和分析方法,介绍和比较了目前常见的燃烧分析仪采集过程中的时域和角域处理方式,以及每种方法所特有的优点和不足之处。之后详细介绍了本套自主设计开发的系统中,使用的两种通过软件控制、实现基于同时性的多路信号采集控制方式,及配套的数据处理方法。这两种方法均为独创的思路,充分利用了虚拟仪器的优势,针对发动机燃烧分析进行设计优化,实现方式简单实用,同时减少了测试中对其它硬件辅助设备的需求,经过试验证明该方法有效可靠,达到了预期目标。采用本项目开发的燃烧分析测试系统,采集了实际柴油机缸内燃烧压力示功图,对数据进行了处理分析,验证了该测试系统的各项分析处理功能以及设备的通用性,达到了系统设计目的,并对下一步工作提出了建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题的背景、意义和目的
• 1.2 国内外的研究现况
• 1.3 本文完成的核心技术和主要工作
• 2 虚拟仪器和LabVIEW 简介
• 2.1 虚拟仪器的特点
• 2.2 项目中应用的语言简介
• 2.3 LabVIEW 中的信号处理方法
• 2.4 LabVIEW 中其他语言的嵌入集成
• 3 振动分析故障诊断系统的设计
• 3.1 内燃机振动信号分析及故障诊断原理
• 3.2 振动分析故障诊断设备的构成
• 3.3 虚拟仪器软件部分设计
• 4 振动实验分析应用和发动机故障诊断
• 4.1 实验设备与系统布置
• 4.2 实验设计
• 4.3 实验数据的分析理论
• 4.4 发动机试验分析与漏气故障诊断
• 4.5 振动采集分析系统设计及应用的总结
• 5 燃烧放热计算分析的基本原理
• 5.1 燃烧分析的方法和作用
• 5.2 燃烧放热计算原理
• 5.3 燃烧压力计算数据滤波平滑方法
• 6 燃烧分析测试仪的系统设计
• 6.1 系统结构和实现思路
• 6.2 软件的设计
• 6.3 关键技术讨论
• 7 燃烧分析测试仪的试验应用
• 7.1 试验使用的硬件设备
• 7.2 试验结果演示
• 7.3 燃烧分析仪设计及应用的总结
• 8 总结和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录一 加速度传感器基本参数
• 附录二 燃烧压力传感器参数
• 附录三 攻读硕士学位期间发表的论文目录