基于光纤传感器的轴系扭振测量技术研究

论文摘要

旋转机械是全球各行各业常见的一种关键设备,是我国国民经济和国防事业中广泛应用的重要装置。旋转轴系的扭转振动性能直接影响旋转机械的安全性和可靠性,特别是电力工业和内燃机工业,轴系扭振的检测与预防更是有重大的意义。随着轴系扭振测量技术不断发展,各种轴系扭振的测试方法受到广泛研究。本文对基于光纤传感器的轴系扭振测量技术进行了深入研究,设计并搭建了基于光纤传感器的轴系扭振测量系统,通过实验验证其具备良好的性能和发展潜力.本文的研究内容主要有以下几个方面:（1）研究基于机械振动理论,建立的轴系扭振模型,为应用实验数据分析轴系扭振奠定基础（2）设计了基于光纤传感器结合双条纹编码盘的轴系扭振测量方案。该测量方案能方便地应用于各类型的轴系,并消除了以往类似方案中存在的部分测量误差。经过仿真和实验,论证了其工作的可靠性。（3）根据轴系扭振测量方案,运用FPGA（Field-Programmable Gate Array）现场可编程门阵列,设计了数据采集逻辑,实现多路实验数据的同时采集并自动写入片内FIFO（First Input First Output）先入先出队列。（4）根据PCI（Peripheral Component Interconnect）外部设备互联总线协议规范,运用FPGA设计了PCI总线从模式数据传输接口模块,实现了PCI的读配置,写配置,读I/O,写I/O以及读内存五种数据传输功能,满足测量系统的数据传输要求。（5）基于WinDriver软件,编写了数据采集卡的上位机数据采集软件,实现PCI数据采集卡的驱动、控制数据传输、数据储存和实时显示功能。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题研究意义
• 1.3 扭振测试技术研究现状
• 1.4 轴系扭转振动的测量方法
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 轴系模型分析
• 2.1 轴系集中质量模型
• 2.1.1 双质量无阻尼轴系模型
• 2.1.2 三质量无阻尼轴系模型
• 2.1.3 多质量无阻尼轴系模型
• 2.2 连续质量模型
• 2.3 本章小结
• 第三章 轴系扭振测量技术研究
• 3.1 典型光纤式扭振测量系统
• 3.1.1 条纹误差
• 3.1.2 采样频率对角速度测量的影响
• 3.2 单盘双条纹光纤式扭振检测系统
• 3.2.1 Y 型光纤传感器
• 3.2.2 编码盘条纹设计
• 3.2.3 角速度计算
• 3.2.4 扭振测量系统固有系统误差计算
• 3.3 本章小结
• 第四章 数据采集系统设计
• 4.1 数据采集逻辑设计
• 4.1.1 预处理模块设计
• 4.1.2 数据采集模块设计
• 4.2 PCI 总线
• 4.3 PCI 接口模块设计
• 4.3.1 PCI 配置空间
• 4.3.2 读/写PCI 配置空间
• 4.3.3 读/写I/O 空间
• 4.3.4 读内存空间
• 4.4 轴系扭振数据采集软件设计
• 4.4.1 PCI 数据采集卡驱动
• 4.4.2 数据传输
• 4.4.3 数据显示
• 4.5 本章小结
• 第五章 实验与结果分析
• 5.1 扭振测量系统精度标定实验
• 5.2 轴系扭振测量实验
• 5.3 本章小结
• 全文总结与展望
• 参考文献
• 硕士期间发表论文和科研情况说明
• 致谢