便携式汽轮机振动信号检测装置的设计

论文摘要

随着国民经济的发展，大型旋转机械在不同行业中的应用越来越广泛，例如汽轮机就大量的应用在电力行业中，并且单个汽轮机的容量都在稳速发展。在这种形势下，新型振动检测系统的研制就显得很有意义，因为良好的检测系统可以保证机组良好的运行状态。针对电厂的辅机布点不集中，测点不足的特点，本课题“便携式汽轮机振动信号检测装置”可以根据自己的需要进行配置，实现随时随地的对机组状态进行检测，将采集到的数据通过网络传送给上位机，让上位机进行分析。以往的振动检测设备功能相对独立、且普遍采用工控机作为主控计算机，设备体积大，重量大，不便于测试人员携带，测试也不方便。为此本课题采用便携式设计，它方便振动检测，移动灵活性高并具有功耗低、性能可靠、造型美观、使用携带极为方便的特点。在了解国内外发展状况的基础上，确定了基于ARM嵌入式系统进行设计的技术方案。主处理模块有以下特性：采样数据通过共享内存的方式进行高速传输，保证了整个采集系统的实时性；键相信号自由的组合可以作为采样触发信号；配备两个RS-232接口和一个网络接口，支持UDP/IP网络协议，可方便地进行系统集成；大容量的SD卡存储器，用于历史数据的保存。其中，采用NXP的LPC2292作为微处理器的中心部件，其中有共享内存电路以及键相信号的选通电路。在系统的软件设计方面，采用ADS1.2集成开发环境并用C语言调试，μC/OS-II作为嵌入式实时操作系统，并编写了相应的共享内存和A/D采样驱动等相关驱动程序。研制成功的系统能够满足相关的技术目标，并能成功的用在电力行业，而且它还会在其它的行业中发挥着越来越重要的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外发展前景
• 1.2.1 振动信号检测系统的发展
• 1.2.2 数据采集技术
• 1.2.3 嵌入式系统
• 1.3 主要内容及结构
• 1.3.1 主要内容
• 1.3.2 论文结构
• 2 总体设计方案
• 2.1 振动测量
• 2.2 振动检测系统
• 2.2.1 设计重点
• 2.2.2 设计流程
• 2.3 数据采集模块功能
• 2.3.1 功能需求
• 2.3.2 主要的技术指标
• 2.4 硬件设计
• 2.4.1 主要电路结构
• 2.4.2 主要器件选型
• 2.5 软件分析
• 2.5.1 RTOS 的选择
• 2.5.2 开发环境的选择
• 2.6 本章小结
• 3 关键技术分析
• 3.1 多通道数据采集
• 3.2 振动信号处理
• 3.2.1 傅里叶变换
• 3.2.2 周期图法
• 3.3 多 CPU 间通信
• 3.3.1 主从式多 CPU
• 3.3.2 与上位机的通信
• 3.4 SD 卡存储器
• 3.5 本章小结
• 4 硬件电路设计
• 4.1 CPU 板核心电路
• 4.1.1 时钟电路
• 4.1.2 复位电路
• 4.2 共享内存电路
• 4.3 SD 卡驱动电路
• 4.4 总线的驱动电路
• 4.5 本章小结
• 5 系统软件实现
• 5.1 系统软件功能划分
• 5.2 共享内存驱动程序
• 5.3 A/D 采样驱动程序
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表文章
• 致谢