分布式在线振动信号处理系统

论文摘要

随着舰船电子化程度的提高,设备和仪器的结构越来越复杂,自动化程度也越来越高。由于许多无法避免的因素的影响,设备有时会出现各种故障,以致降低或失去其预定的功能。同时,舰船振动噪声的增加会降低舰船的声学特性,尤其对负有特殊使命的舰船而言,振动噪声的危害尤为重要。因此对这些设备进行在线监测与故障诊断是十分必要的。分布式在线振动监测网络系统就是根据国内外舰船的发展针对舰船旋转机械振动监测的要求而提出来的。 本文针对中国船舶工业集团公司提出的分布式在线振动监测网络的预研项目,结合目前振动信号处理和变换理论、先进的计算机硬件和软件的技术以及当前流行的网络处理技术,提出了振动监测网络系统实现方案,并在任务分割的前提下对系统的核心部分即基于DSP的振动信号处理单元进行了详细的设计以及软硬件调试工作。 本系统采用网络扩展方案,单节点主要由振动数据采集、传输和实时信号处理单元组成。主控制采用数字信号处理器DSP和可编程逻辑器件CPLD实现,为监测控制系统的进一步优化设计提供了方便。全文介绍了课题背景,分析了数据处理系统应用对象的特征,并提出分布式在线振动信号处理系统的总体方案。在总体方案指导下,详细介绍了新型DSP芯片TMS320F2812,并给出了详细的实时信号处理单元的软硬件设计,主要包括DSP典型的外围设计以及快速傅立叶(FFT)算法的实现。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 振动监测系统的发展
• 1.3 国内外数字信号处理的现状
• 1.4 课题的提出
• 1.5 本文的主要工作
• 1.6 本章小结
• 第二章 分布式在线振动监测网络总体设计
• 2.1 本课题的应用对象以及系统方案的提出
• 2.2 整体网络的实现
• 2.3 单节点的实现
• 2.4 本章小结
• 第三章 数据采集及传输电路设计
• 3.1 数据采集技术参数要求
• 3.2 振动传感器的选择与设计
• 3.3 信号调理电路设计
• 3.4 A/D转换电路设计
• 3.5 系统时钟电路的设计
• 2C总线'>3.6 I²C总线
• 3.7 本章小结
• 第四章 DSP芯片的选择
• 4.1 数字信号处理器的主要特点
• 4.1.1 DSP的主要体系结构（Harvard）
• 4.1.2 DSP处理器实现高速处理运算的途径
• 4.1.3 DSP芯片的选择
• 4.2 TMS320F2812功能简介
• 4.2.1 TMS320系列DSP概况
• 4.2.2 TMS320F2812概述
• 4.3 本章小结
• 第五章 实时信号处理单元设计
• 5.1 硬件设计
• 5.1.1 DSP外围电路设计
• 5.1.2 外部存储器扩展设计
• 5.2 软件设计
• 5.2.1 DSP中实现的软件总体流程
• 5.2.2 DSP开发环境CCS简介
• 5.2.3 定点DSP中快速傅里叶变换（FFT）的实现
• 5.2.4 DSP中C和汇编语言混合编程的实现
• 5.3 CPLD控制逻辑的实现
• 5.4 本章小结
• 第六章 系统调试与优化
• 6.1 调试采取的方法
• 6.2 软硬件调试
• 6.3 本章小结
• 第七章 工作总结和成果评价
• 参考文献
• 发表论文及参加科研情况
• 附录
• 致谢