基于频率差法的低转速测量系统的研究与设计

论文摘要

随着科学技术的进步和生产力的发展，转速测量技术已在电机、汽车、船舶运输、柴油机、石油工业、化工机械、冶金等多方面获得了广泛的应用。转速测量是各种机械产品的开发研究、测试分析、型式鉴定、质量检验和节能、安全与优化控制等工作中所必不可少的内容。因此，转速测量系统的研制和生产情况，也就表征了一个国家的基础工业和科学研究的现代化水平。本论文阐述了国内外转速测量系统发展、研制的概况，对各类转速测量系统进行了分类比较，针对现阶段国内实验室中使用较多的光栅传感器，结合转速测量在低转速时的测量存在的问题以及对测量系统提出的更新要求，提出了一种新的转速测量方法，为实现低转速的实时在线检测，解决低转速测量时实时性不好的问题提出了新的解决方案。该测量系统提供了RS-232接口能力，能方便地与上位机通信，利用上位机进行数据存储和数据的处理，得到转速的动态曲线。本文采用Altera公司Cyclone Ⅱ系列的EP2C5T144芯片作为主控芯片，结合测量系统的技术要求，对测量系统的各个模块进行了设计。主要包括机械结构、脉冲调质电路、测量与控制电路、PWM电机驱动电路和上位机软件等各个模块。实现了实时测量的能力，保证了测量精度和实时性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景与意义
• 1.2 转速测量的国内外研究现状
• 1.3 本论文的主要任务
• 第2章 基于频率差法测量低转速的原理及系统设计
• 2.1 概述
• 2.2 基于频率差法测量低转速的原理
• 2.2.1 系统结构
• 2.2.2 测量算法
• 2.3 实验系统设计
• 2.4 实验系统设计指标
• 2.5 本章小结
• 第3章 频率测量算法
• 3.1 M 法测量频率的分析
• 3.2 T 法测量频率的分析
• 3.3 M/T 法测量频率的分析
• 3.4 本文采用的频率测量方法
• 3.5 本章小结
• 第4章 低转速测量系统的硬件设计
• 4.1 测量系统的机械结构设计
• 4.2 计数光栅的设计
• 4.3 输出信号调质电路的设计
• 4.4 测量电路及控制电路的设计
• 4.4.1 FPGA工作原理
• 4.4.2 FPGA开发流程
• 4.4.3 Cyclone Ⅱ系列FPGA器件的简介
• 4.4.4 Verilog HDL硬件描述语言
• 4.4.5 测量与控制电路的设计
• 4.5 PWM 电机调速器的设计
• 4.5.1 直流电机的工作原理
• 4.5.2 直流电机PWM调速原理
• 4.5.3 一种双向调速直流电机驱动电路
• 4.7 本章小结
• 第5章 低转速测量系统的上位机软件设计
• 5.1 基于VB的串口通信编程简介
• 5.2 上位机软件的设计
• 5.3 本章小结
• 第6章 实验系统的误差分析
• 6.1 误差来源的分析
• 6.2 本章小结
• 第7章 全文总结
• 7.1 本论文主要完成的工作
• 7.2 对后续工作的几点考虑
• 参考文献
• 附录
• 在学期间学术成果情况
• 指导老师及作者简介
• 致谢