基于超声的便携式轴承故障诊断系统

发布时间：2017-04-05 00:15

  本文关键词：基于超声的便携式轴承故障诊断系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：旋转机械是工业生产的重要组成部分，对机械轴承进行实时监测，预测故障发展趋势，具有重要的经济意义。本课题设计的基于超声的便携式轴承故障诊断系统，具有便于携带、经济实用、使用简单等特点。 本系统由硬件电路和程序设计两部分组成。硬件电路包括信号调理电路装置与超声信号处理电路装置两部分。其中信号调理电路装置主要完成超声信号的前置放大、带通滤波、可调放大、包络检波及电压强度显示功能。超声信号调理电路装置选择基于Cortex-M3内核的STM32F103VET6为核心处理器，电路设计的外设接口有液晶显示接口、TF卡存储接口、功能按键接口及串口通讯接口，为了解决设备工作异常问题，设计了复位电路。系统程序设计部分使用IAR开发环境及相关的函数库模块，主要开发模块为数据显示模块、A/D转换模块、功能按键模块、数据存储模块及串口通讯模块，其中功能按键模块是程序设计的关键部分，其协调整个程序的运行，需要合理定义定时器中断和外部中断的优先级，主要完成功能有A/D采样频率的改变，时域波形、直方图及频谱图的切换，控制数据存储。 本设计建立了基于核密度估计法的直方图异常模式数学模型。在实验室现有条件的基础上，，有针对性的采集工业设备异常运转数据，并用采集的数据建立实验数据库。然后，采用实验数据完成数学模型MATLAB计算，对比分析实验数据与实际工业设备异常情况，证明所建立数学模型的有效性。
【关键词】：超声信号 信号调理 功能按键 核密度估计法 直方图
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.3;TH165.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义11-12
• 1.1.1 故障诊断背景11-12
• 1.1.2 研究的目的和意义12
• 1.2 故障诊断研究现状12-14
• 1.3 基于超声信息的故障诊断14
• 1.4 本文的主要研究内容14-16
• 第2章 轴承故障基础及超声信号采集方法16-22
• 2.1 引言16
• 2.2 旋转机械轴承故障诊断16-20
• 2.2.1 轴承故障的发展阶段16-17
• 2.2.2 轴承常见故障17-18
• 2.2.3 故障诊断时域指标18-19
• 2.2.4 故障诊断频域特征19-20
• 2.3 高频信号的降频采样与直接采样20-21
• 2.3.1 包络检波法20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 系统硬件电路设计与调试22-38
• 3.1 引言22
• 3.2 系统硬件电路的总体设计22-23
• 3.3 信号调理电路装置23-30
• 3.3.1 超声传感器的选择24
• 3.3.2 前置放大电路24-25
• 3.3.3 带通滤波电路25-27
• 3.3.4 可调放大电路27-28
• 3.3.5 电压强度显示电路28-29
• 3.3.6 包络检波电路29-30
• 3.4 超声信号处理电路装置30-35
• 3.4.1 微控制器芯片的选择31-32
• 3.4.2 主核心芯片32-33
• 3.4.3 TF 卡存储模块33
• 3.4.4 数据显示模块33-34
• 3.4.5 串口通讯模块34-35
• 3.5 电源模块35-36
• 3.6 本章小结36-38
• 第4章 系统软件设计与实现38-54
• 4.1 引言38
• 4.2 系统软件总体设计38-40
• 4.2.1 程序总体架构38-39
• 4.2.2 系统程序流程图39-40
• 4.3 STM32F103VET6 时钟源40-41
• 4.4 A/D 转换程序配置41-44
• 4.4.1 DMA 各个寄存器程序配置41-42
• 4.4.2 A/D 转换程序配置42-44
• 4.5 功能按键模块程序配置44-46
• 4.5.1 嵌套向量控制器 NVIC 配置44
• 4.5.2 定时器 2 的程序配置44-45
• 4.5.3 波形切换及数据保存功能程序配置45-46
• 4.6 数据显示模块程序配置46-50
• 4.6.1 LCD 屏幕控制器 ILI9325 的驱动程序配置47-48
• 4.6.2 波形显示程序配置48-50
• 4.7 TF 卡存储模块程序配置50-53
• 4.7.1 TF 卡底层驱动程序配置50-51
• 4.7.2 FAT32 文件系统移植51-53
• 4.8 本章小结53-54
• 第5章 系统的调试与分析54-69
• 5.1 引言54
• 5.2 非参数概率密度估计方法的轴承故障诊断54-68
• 5.2.1 常用非参数概率密度估计方法介绍54-55
• 5.2.2 核密度估计方法选取依据55-56
• 5.2.3 直方图异常模式数学模型总体设计流程56-57
• 5.2.4 直方图异常模式数学模型的建立及分析57-68
• 5.3 本章小结68-69
• 结论69-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果75-76
• 致谢76-77
• 作者简介77

【参考文献】

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本文编号：286163