基于CPLD的船舶轴系振动测量分析仪的研究
- 格式:pdf
- 大小:69.91 KB
- 文档页数:1
基于DSP和CPLD的便携式旋转机械振动监测仪的研制的开题报告1. 研究背景随着现代工业生产的不断发展,各种机械设备的使用越来越广泛。
从生产过程上来看,机械设备的振动对于生产效率和机器寿命会产生很大的影响。
长期高频率的振动还会对人体造成不良影响。
因此,监测和控制机械设备振动是非常重要的。
目前,机械振动监测技术已经得到了广泛的应用,得到了不断的改进和发展。
但是传统的机械振动监测系统体积庞大、安装困难、监测效果差等问题仍然存在,这些问题难以满足现代工业对于机械振动监测的需求。
因此,研究一种基于DSP和CPLD的便携式旋转机械振动监测仪,具有体积小、便携、监测效果好、安装简易等优势,对于现代工业产生了重要的意义。
2. 研究目的本研究旨在研制一种基于DSP和CPLD的便携式旋转机械振动监测仪。
研究具体内容和工作如下:(1)了解旋转机械振动监测技术并分析应用需求;(2)设计相关电路和编写软件程序并完成硬件测试;(3)设计相关的算法,开发出实用的数据处理软件;(4)对整个系统进行系统集成与验证,检验系统的性能。
3. 研究方法(1)收集和研究机械振动监测技术的相关文献;(2)设计相关的硬件电路和编写软件程序;(3)进行相关算法设计和软件开发;(4)进行系统测试、评估和优化。
4. 预期成果本研究预期获得以下成果:(1)设计一种基于DSP和CPLD的便携式旋转机械振动监测仪;(2)编写实用的数据处理软件,并实现数据分析和显示功能;(3)对系统进行测试和性能评估,具有较高的性能;(4)为机械设备振动监测技术的发展提供参考。
5. 研究意义本研究的意义在于:(1)提高了旋转机械振动监测技术的可靠性和精度;(2)研制的便携式旋转机械振动监测仪具有广阔的应用前景;(3)为同类产品的开发提供了参考和借鉴;(4)推动了工业设备智能化与自动化的发展。
船舶推进轴系振动与功率测量系统设计为了确保船舶推进轴系运转平稳,减少振动干扰和提高发动机的效率,需要设计一套船舶推进轴系振动与功率测量系统。
该系统的设计需要包含以下三个方面:传感器选型、信号采集与处理、功率计算与输出。
首先,需要选用合适的传感器来实时监测船舶推进轴系的振动情况。
常见的传感器包括加速度计、速度计和应变计等等,选型应根据实际需求来确定。
加速度计可以监测推进轴系产生的加速度,速度计可以测量推进轴系的转速和位移速度,应变计则可以测量轴系的应变和转角。
不同的传感器能够提供不同的振动信息,因此在实际应用中需要综合考虑选型。
其次,需要进行信号采集和处理,将传感器获取的信号转换为数字信号。
采集芯片通常具有高精度、低功耗等特点,可以实现自动化采集和处理。
通过数字信号的分析和处理,可以得到推进轴系的振动状态,如振幅、频率、相位等。
此外,应该采用合适的滤波算法,去除干扰噪声,提高数据精度和信噪比。
最后,需要对传感器采集的数据进行功率计算与输出。
在推进轴系振动传感器安装位置,选用功率计可以实现船舶推进系统整体功率的测量。
电能转换装置会将机械能转换为电能,在处理该电能信号时,船舶推进轴系功率就可以得到评估。
根据实际需要,还可以增加多个功率计进行多点监测,以减少数据偏差并提高可靠性。
同时,需要将测量数据实时反馈给船长或操作员,以便进行早期预警和问题排查。
综上,设计一套船舶推进轴系振动与功率测量系统,需要选用合适的传感器进行振动检测,进行信号采集和处理,然后实现功率计算与输出。
在实现船舶推进轴系振动与功率测量系统时应根据实际情况选择合适的设备和测量方法,以有效地减少船舶推进系统故障,提高整个系统的效率和可靠性。
为了进行数据分析,我们需要首先收集与船舶推进轴系振动与功率测量有关的数据,主要包括以下几个方面:1. 推进轴系振动数据:包括振幅、频率、相位等参数,可通过安装合适的传感器进行实时采集。
2. 发动机功率输出数据:体现了发动机输出的机械能,可以通过对发动机的操作和控制来改变功率输出。
基于DSP和CPLD的振动信号校准采集研究忻尚军;郑相周【摘要】介绍了一种实时振动信号校准采集的方法,建立了基于TMS320F2812的DSP芯片为控制核心进行测量振动信号并校准的系统,并对信号采集的DSP模块、信号实时采集、误差校准的算法和LCD显示实现进行了分析.最后,将此校准采样方法应用于上海纽荷兰SNH504拖拉机座椅振动信号的测量,为拖拉机座椅振动测量和故障诊断提供了有效的参考依据.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2012(034)009【总页数】5页(P64-68)【关键词】拖拉机;座椅;TMS320F2812;CPLD;振动信号;校准采集【作者】忻尚军;郑相周【作者单位】华中农业大学工学院,武汉430070;华中农业大学工学院,武汉430070【正文语种】中文【中图分类】TP273+.50 引言农用机械设备的状态检测和故障诊断是设备生产和维修的必要环节,主要是针对力、位移、速度、加速度、振动、噪声、温度和流量等进行检测信号采集。
信号采集的准确性、合理性和实时性, 直接影响着故障诊断的效果[1-3]。
在故障诊断上目前应用最多的检测方法是机械振动信号的检测,以往的采样系统有的是采用8位、16位的单片机作为控制芯片,但是8位、16位单片机在运算能力、响应速度和对复杂算法处理能力方面存在一定的局限性[4-5],难以实现信号实时处理的要求;目前比较高端的振动信号采集系统大多采用以ARM,DSP等32位的控制芯片为主控CPU,由于这类芯片的时钟频率高,处理速度快,外设接口丰富有利于系统功能扩展,为实现系统对信号的实时采集以及快速处理的能力提供了保证。
本研究是针对农用拖拉机的驾驶座椅振动测量,采用以TI公司的TMS320F2812 DSP为主控芯片,以Altera公司的MAX3000A系列EPM3128ATC144-10 CPLD为辅助控制芯片,通过硬件和软件两个方面结合设计的一种能实时振动信号校准采集方法。
第1篇一、实验目的1. 了解船舶振动的基本原理和影响因素。
2. 掌握船舶振动测试方法及数据处理技术。
3. 分析船舶振动特性,优化船舶结构设计。
二、实验原理船舶振动是指船舶在航行过程中,由于各种因素(如波浪、风力、发动机等)引起的船体、船舱等结构的振动现象。
船舶振动不仅影响船舶的舒适性和安全性,还可能对船体结构造成损害。
本实验旨在通过振动测试和分析,了解船舶振动特性,为船舶结构设计提供依据。
三、实验仪器与设备1. 振动测试仪:用于测量船体、船舱等结构的振动加速度、速度和位移。
2. 激励器:用于模拟船舶在航行过程中受到的波浪、风力等激励。
3. 数据采集系统:用于采集振动测试仪的信号,并进行实时处理和分析。
4. 船舶模型:用于模拟实际船舶的振动特性。
四、实验步骤1. 搭建实验平台:将船舶模型固定在实验台上,连接振动测试仪、激励器和数据采集系统。
2. 设置实验参数:根据实验要求,设置激励器的频率、幅值等参数,以及振动测试仪的采样频率、采样点数等参数。
3. 进行振动测试:启动激励器,模拟船舶在航行过程中受到的激励,同时采集振动测试仪的信号。
4. 数据处理与分析:将采集到的信号传输到数据采集系统,进行滤波、频谱分析等处理,得到船舶振动特性参数。
5. 优化船舶结构设计:根据振动特性参数,分析船舶结构设计中的不足,提出改进措施。
五、实验结果与分析1. 振动加速度测试结果:通过振动测试仪采集到的振动加速度信号,可以看出船舶在航行过程中,船体、船舱等结构的振动加速度较大,尤其在波浪激励下,振动加速度更为明显。
2. 振动速度测试结果:振动速度测试结果表明,船舶在航行过程中,船体、船舱等结构的振动速度也较大,且随频率的增加而增大。
3. 振动位移测试结果:振动位移测试结果表明,船舶在航行过程中,船体、船舱等结构的振动位移较大,尤其在波浪激励下,振动位移更为明显。
六、结论1. 本实验验证了船舶振动测试方法的有效性,为船舶结构设计提供了依据。
船舶轴系的振动与控制分析摘要本文主要进行船舶轴系振动的模态分析(固有频率与固有振型),通过MATLAB 平台实现了船舶轴系纵向振动模态计算的通用程序,并且分别应用该通用程序与ANSYS中的模态分析计算了船舶轴系扭转振动与纵向振动(给定轴系)的模态,并对所计算的结果进行了对比与分析。
同时,本文也介绍了船舶轴系强迫振动的计算以及船舶轴系振动的控制分析。
本文以船舶推进轴系的振动为研究对象,查阅了国内外大量文献,首先介绍了船舶推进轴系振动的分类,接着以一种通俗的方式阐述了各种振动的机理。
其次论述了轴系振动计算的几种常用的方法:霍尔兹法、传递矩阵法与有限元法。
接着论证了传递矩阵法的可用性,以及在什么情况下使用该方法可以达到所需的精度要求。
然后通过MATLAB平台实现了船舶轴系振动(包括扭转振动与纵向振动)的通用程序。
紧随其后,使用该程序计算了一个扭转振动与纵向振动的实例,再后来使用ANSYS对同样的例子进行了计算分析,通过比对,证实了通过MATLAB平台实现的通用程序计算的结果是令人满意的。
随后介绍了轴系的强迫振动及计算强迫振动的传递矩阵法,并给出了该方法的一个简单的算例,之后介绍了避振的几种思路。
最后对研究成果和有关问题进行了总结,对研究中的不足作了说明,对今后的工作做出了展望。
关键词:纵向振动,传递矩阵法,有限元法,通用程序,强迫振动Analysis of Vibration and ControlOn Ship ShaftingAbstractThis paper is mainly researching the vibration characteristics on ship shafting (natural frequencies and mode shapes). Through the platform of MATLAB, we get the general program which can calculate the mode of the longitudinal vibration and torsional vibration on ship shafting, and using this general program, an instance is calculated. ANSYS is applied to, too. And then both of the calculated results were compared and analyzed. At the same time, the paper also describes the calculation of the forced oscillation of ship shafting and the analysis of ship shaft vibration control.In this paper, viewing vibration of ship propulsion shafting as the research object, I consulted relevant data at home and abroad. First, I have introduced the classification of ship propulsion shafting vibration, and then described in a easy manner to various vibration mechanism.Next, several commonly used methods to vibration calculations are discussed: the Holzer method, the transfer matrix method and the finite element method.Then the availability of the transfer matrix method is demonstrated, and also is the required precision when we can achieve by the method.After that, through the platform of MATLAB, we get the general program which can calculate the mode of the vibration (including the longitudinal and the torsional vibration) vibration on ship shafting. Then we use the general program to calculate an instance of longitudinal and torsional vibration. And then we use ANSYS to calculate the same example. By comparison, we confirm the results by the general program through MATLAB platform are satisfactory.Then we introduce the forced vibration of ship shafting and the transfer matrix method of the forced vibration, and a simple example is showed, after that we introduce several ideas to avoid vibration.Finally, a summary about the achievement and problems is presented. An explanation of imperfectness in the study and pieces of advisement for the future work is given.Key words: Longitudinal Vibration,Transfer Matrix Method,Finite Element Method,General Program, Forced Vibration目录摘要........................................................................................................................ I ABSTRACT ................................................................................................................. I I 目录 ................................................................................................................ III 一绪论 (1)1.课题研究的目的和意义 (1)2.国内外研究概况 (2)3.本文主要工作 (3)二船舶轴系振动简介 (5)1.纵向振动 (5)2.扭转振动 (6)3.回旋振动 (7)三轴系振动计算方法 (9)1.霍尔兹(Holzer)法 (9)2.传递矩阵法 (11)3.有限元法 (19)四轴系振动通用程序实现 (23)1.船舶轴系的构造 (23)2.轴系振动通用程序实现 (25)3.轴系振动通用程序的应用与检验 (28)五船舶轴系振动的控制 (46)1.船舶轴系的强迫振动 (46)2.船舶轴系强迫振动的传递矩阵法 (46)3.强迫振动算例 (48)4.船舶轴系避振措施 (50)六总结 (52)1.结论 (52)2.设计评价和展望 (52)致谢 (53)附录 (54)参考文献 (62)一绪论1.课题研究的目的和意义声明:本论文中除特殊说明之外出现的所有物理量的单位均为国际制单位,即长度为米,时间为秒,质量为千克等。
技术交流船舶轴系轴功率测试仪的研制余永华,朱继军,杨建国(武汉理工大学能源与动力工程学院,湖北武汉 430063) 摘要:文章介绍一种船舶轴系轴功率测试仪的原理和结构,轴功率测试仪采用了遥测应变测量技术,可动态测量轴系的轴功率。
试验验证表明,轴功率测试仪的测量精度满足实船轴功率测量的技术要求。
关键词:轴功率;扭矩;测试仪中图分类号:TK421 文献标识码:A 文章编号:1001-8328(2006)06-0008-03 Abstrac t :A principle and str uctur e o fm easure m ent instr um en t form arine axia l sy ste m is intr oduced .Re m otestrain m easu r e m en t techno logy is used in the instrum ent and the instantaneous po w e r o fm a rine po w er of t h e axia l sy ste m can be m easu r ed .Its accuracy is ve rified in the experi m entati o n .K ey w ords :ax ial po w er ;to r que ;m easure m ent instrum ent 作者简介:余永华(1975-),男,江西九江人,讲师,博士,主要从事柴油机状态监测与故障诊断方面的研究。
船舶轴系轴功率是船舶柴油机及其动力装置最重要的性能参数。
在新船出厂或船体改造交付船东时船舶轴系轴功率是主要的测量参数,它也是监测船舶柴油机及其动力装置工作状态的主要参数。
目前船舶轴系轴功率测量主要使用振弦式功率测试仪,其测量原理是间接测量轴系的输出扭矩和转速得到轴系的功率,这种测试仪的体积较大,安装繁琐,测量易受到环境因素的影响。