基于相关性原理起重机负载电机监测系统设计

对起重机负载电机进行了研究,采用西门子公司的S7-200 SMART PLC采集负载电机的机械振动信号,通过工业Wi-Fi无线模块以无线数据包的形式将采集的数据汇总到上位机LabVIEW监测平台;上位机的LabVIEW监测平台对电动机振动信号进行相关性和频谱分析,将实时振动数据频谱信号和已知常见负载电机的轴承外圈故障、轴承内环故障和滚子故障3种典型的故障状态频谱信号进行相关性运算,得到实时信号与已知状态的相关系数;提出了以相关系数作为故障诊断判定阈值的方法进行故障诊断,实现了对起重机状态进行监测以及监控信息发布。     

三轴微振动实时测量技术研究

由于半导体生产及检测设备对环境微振动要求十分严格,设计了一种用于振动敏感区域微振动测量的三轴微振动实时测量系统。针对微振动测量过程中噪声干扰问题,提出了一种非对称广义高斯曲线拟合分频段积分算法。对由希尔伯特变换获取的加速度频谱峰值区域进行拟合,得到拟合曲线;通过设置积分频段抑制系数获取有效积分频段后进行频域积分得到微振动速度信号。数值仿真实验结果显示该算法在应对非对称加速度频谱时有更好的抗噪性能。利用低频标准振动平台和激光多普勒测振仪进行校准实验,结果显示去噪后的峰峰值相对误差相比于去噪前从35.11%下降至3.43%。仿真和校准实验结果表明,测量系统及算法能够对微振动信号进行准确测量及处理,抗噪性能较强。     

基于振动信号和云推理的球磨机负荷软测量

采用振动信号对球磨机料位进行测量时,特征值具有散度大、随机性强的特点.对此,基于具有将随机性、模糊性与稳定倾向性相结合能力的云模型,提出一种利用云模型对球磨机料位进行概念表示和推理测量的方法.首先,利用逆向云发生器对振动信号的功率谱特征值进行概念提取以获得前件云;然后,由料位值信息建立相对应的后件云;最后,利用云模型的不确定推理实现球磨机料位的软测量.对比实验结果表明了所提出方法的有效性和可行性.     

基于多采样率的复合频率信号频率计设计

研究一种20Hz~20kHz双频复合频率的信号频谱在工程技术领域中具有重要应用意义;在对复合频率信号频谱理论分析的基础上,采用了一种多采样率计算复合频率信号频谱的方法,该方法在采用高采样率采集样本进行FFT变换频谱预估计的基础上,利用降采样率的方法再进行一次FFT变换频谱分析,然后结合频谱混叠时信号的频域特征利用预估计的频谱信息计算出高分辨率的频谱信息;该方法计算量适中,可以满足实时性要求;利用TI公司的TMS320F28234DSP作为处理器构建了一个复合频率信号频率计,可以采集输入的复合频率信号并进行多采样率的频谱分析,经测试该频率计可以实时发送复合频率信号的频谱信息到上位机,频率分辨率达到2Hz。     

基于STM32的电机振动信号采集检测系统

设计了一种电机振动信号采集检测系统,通过传感器将位移信号转换为电流信号,将电流信号转换为±4 V电压信号;并采用MAX295作为低通滤波器,滤除采集系统的高频分量; AD7606芯片将采集到的数据传给主控芯片STM32F429,并设计了系统软件。STM32可通过输出脉宽调制(PWM)波控制AD7606的采样频率,软件实现了数据的实时传输与保存,以及信号频谱与相关参数在屏幕上的实时显示。测试结果表明:设计的采集系统具有实时、可靠的优点,能够有效测量电机振动信号。     

高压变电站主变压器振动波谱实时监测系统研究

介绍了一种基于VC++用加速度传感器实时测量高压变电站主变压器振动位移信号的方法.首先将加速度谱进行频谱变换,计算每个频率分量对应的幅值,进而对这些幅值比较检测出振动信号频率,然后将所需幅值进行叠加运算,根据时域信号和频域信号能量对应关系即可求出简谐振动信号位移幅值和加速度幅值.验证试验结果表明该方法可行,实时性、精度可满足工程实践的需要.     

基于超声波技术的固体料位测量研究

固体料位和液位测量是工业上常用的手段。由于固体物料堆放的顶部表面通常不是绝对水平的,因而其料位不便于测量。针对传统测量方法不便解决的问题,该文提出了一种新的利用超声波技术的测量方法。该方法的提出,有助于解决工业生产中固体料位测量的问题。并进一步对影响超声波测量精度的回波问题进行了深入研究。     

基于单片机的直流电动机的信号采集系统设计

装甲车辆起动过程中,直流电动机部分容易发生故障,传统的电机诊断方法都是定期制定维修计划,这种检修方式容易造成维修不足、维修过量以及盲目维修的问题,为了深入分析电动机故障发生时的参数信息的变化,构建一套能够采集电机运行参数的系统,对采集电枢电流和振动信号进行时频域分析,能够反映故障发生的特点;该系统以STM32103C8T6为主控芯片,设计了电流、振动信号采集电路,信号调理电路,对A/D转换模块、数据存储模块进行了编程实现,能够对直流电动机的电枢电流和振动信号进行实时采集,并将数据保存到上位机中进行后续的调用处理;通过测量对比直流电动机起动过程轴承部位发生不同故障时的电流和振动信号,利用MATLAB仿真实现时域内的信号显示,并在MATLAB平台中,编程实现了振动信号的时频域分析;仿真结果表明,该采集系统能够准确测量信号,具有成本低,体积小,精度高等优点,能够为故障特征提取提供较好的数据基础。     

变压器振动的影响因素分析及一种铁心松动故障诊断方法

变压器振动分析法仍是当下在运变压器故障诊断研究重要研究方向。为了研究变压器振动的影响因素,对某电网公司若干台在运变压器在不同运行工况下的振动信号进行采集,通过大数据拟合训练、频域图谱特征分析等方法,研究了不同电流谐波畸变率、功率因数、温度、运行年限等对振动的影响情况,得到了电流畸变率对振动信号频谱影响的修正曲线、温度对振动幅值的修成公式;在本文提出的修正曲线、修正公式以及对大量数据进行分析总结的基础上,针对变压器铁心松动问题,提出一种考虑振动信号影响因素的变压器铁心松动故障诊断方法,即基于50Hz、150Hz、100Hz、200Hz频率分量变化趋势,建立特征量提取模型,通过比较正常、松动故障下的特征向量判断变压器状态,最后运用模拟试验检验该诊断模型的有效性。     

基于LXI总线的多通道振动信号测试系统设计

针对某些大型复杂装备的振动信号采集需求,测控场景需对上百通道的振动信号实现同步测量;而单一采集仪器很难满足百道测试需求,因此,文章研制了一种可扩展的多通道振动信号采集与分析系统;该系统采用LXI总线架构,其主控计算机与设备和设备间均采用LAN进行数据通信;振动测量模块采用了大动态范围数据采集技术,且主控系统软件采用分布式数据管理模式;最终,主控计算机以仪器驱动函数方式通过通信协议合理调控采集模块参数,并通过综合数据分析得到振动信号的故障诊断结果;通过对某型高速列车的轴箱轴承进行振动信号采集与数据分析,得到某一轴承出现了故障,验证了所设计测试系统的有效性。     

基于SOPC的高精度超声波温度计设计

根据在介质中超声波的传播速度随温度变化而变化的特点为设计原理,以基于Nios II处理器软核的可编程系统级芯片(SOPC)为控制核心,设计了高精度超声波温度计。在SOPC上同时实现了高频信号发生器模块、高速信号电路控制模块、信号自动采集控制模块以及Nios II软核处理器模块,缩小了体积,并降低了成本。传播时间的精确测量采用软件细分插补算法,经过理论分析和实验验证,该方法能够达到ns级超声波传播时间的测量,使设计的超声波温度计能够实现分辨率优于0.001℃的温度测量。     

轴承振动信号采集分析系统设计与实现

准确采集振动信号信息是轴承故障诊断的关键,利用传感器采集振动信号数据,经A/D转换后传输至STM32微控制器,STM32控制Wi-Fi模块将数据发送至PC,采用局部均值分解(LMD)方法对采集的振动数据进行分析处理,实现对滚动轴承运行状态的远程监控.实验结果表明:系统能够对滚动轴承振动信号进行精准采集和分析,传输性能好、速度快,适合在工业行业推广使用.     

基于相关峭度反卷积逆滤波器的薄膜生产线故障监测

在薄膜生产的过程中,由于模块或者部件的失效会产生随机故障;为了减少故障的发生,保证设备能够安全高效地运行,通过对关键的机组振动进行采样分析,采用基于相关峭度的故障检测方法,设计最大三阶相关峭度(M3CKD)反卷积逆滤波器,以采集到的实时数据序列的三阶相关峭度最大作为代价函数,提取并识别机组振动信号峰值,进行故障信号识别与定位;算法性能验证结果表明了该算法的可行性及可操作性,并且算法有较快的收敛速度和较好的稳定性,能有效地识别故障信号,适用于实际的薄膜生产线工业生产过程。     

直升机旋翼动平衡测量方法研究

为实现直升机旋翼在高速旋转过程中动平衡值的测量，提出了一种基于阶次跟踪的测量方法。该方法首先利用阶次跟踪原理对旋翼转速信号进行等角度重采样，确定重采样的时刻值；然后利用等角度重采样时刻值，对经三次多项式最小二乘法曲线拟合后的振动信号进行二次重采样，得到旋翼振动阶次重采样信号；最后利用离散傅里叶变换方法对其进行阶次谱分析，得到旋翼的动平衡值。该方法有效克服了传统频谱分析方法在分析非平稳信号中存在的频率混叠及能量泄露等问题；同时，该测量方法通过软件实现具有较好的可移植性，能与其他直升机减振分析模块一起使用。通过在仿真试验台及试验机上进行验证试验，结果表明，该方法能有效测量直升机旋翼的动平衡值。     

一种多通道频率测量卡的设计与实现

基于频率测量方法与ARM Cortex-M3单片机定时器外设的特点,设计并实现了一种基于该单片机的频率测量卡。该测量卡利用单片机丰富的定时器资源,通过配置定时器的不同工作模式,实现了测量脉冲信号的频率、周期、脉宽及计数等功能。测量卡具有结构简单、易于实现、成本低、通道多、测量精度高和测量范围宽等优点。试验测试证明该测量卡能够满足工业现场测量频率信号的应用。     

隧道防汛监控预警系统设计

下穿式隧道是城市交通中快速通道的重要形式，但在雨季汛期容易发生积水现象，影响交通安全和效率。目前常用的隧道积水检测方法存在测量不准确、反应不及时、维护成本高等。为了实现下穿式隧道水位的实时监测预警，设计了一种基于STM32F103C8T6主控芯片、HC-SR04超声波传感器和nRF24L01通信模块的水位检测系统。从机位负责采集隧道口易积水地区的水位高度，并通过无线方式发送给主机位；主机位负责接收并处理水位信息，并在OLED12864显示屏上显示实时水位及相应警告。该系统具有测量精度高、响应速度快、功耗低、安装简便等特点。实验结果表明，该系统能够准确地测量隧道口易积水地区的水位高度，并在OLED12864显示屏上显示相应警告信息，达到了预期效果。为下穿式隧道积水检测提供了一种新颖有效的解决方案，并为其他类似场景中的水位监测提供了参考。     

基于虚拟样本生成技术的多组分机械信号建模

采用具有多组分、非平稳、非线性等特性的机械振动/振声信号构建数据驱动软测量模型,是目前工业界测量高能耗旋转机械设备内部难以检测过程参数的常用手段.针对机械信号产生机理的复杂性导致模型解释性弱,以及工业过程连续不间断运行和机械设备旋转封闭的特殊性导致获取完备训练样本的经济性差和周期性长等问题,本文提出一种基于虚拟样本生成（Virtual sample generation,VSG）技术的多组分机械信号建模方法.首先,将机械信号自适应分解为具有不同时间尺度的平稳子信号并变换为多尺度谱数据;接着,采用适合于小样本高维数据建模的改进选择性集成核偏最小二乘（Selective ensemble kernel partial least squares,SENKPLS）算法构建面向真实训练样本的基于可行性的规划（Feasibility-based programming,FBP）模型,提出一种综合先验知识和FBP模型等手段面向高维谱数据的VSG技术,用以弥补真实训练样本的短缺问题;然后,基于互信息（Mutual information,MI）对由真实和虚拟训练样本组成的混合建模数据进行自适应特征选择;最后,基于约简的混合训练样本采用SENKPLS构建软测量模型.以近红外谱数据和磨矿过程实验球磨机的筒体振动/振声信号验证所提VSG技术和面向多组分机械信号建模方法的合理性和有效性.     

基于Data Socket技术的远程振动虚拟测试系统的设计

针对传统的机械振动测试仪器的不足,文章运用图形化编程语言LabVIEW设计了一种远程振动参数测试及动态特性分析系统,较详细地介绍了系统的基本结构和软件设计。该系统在服务器端采集振动信号,利用Data Socket技术实现数据传输;在客户端程序对信号进行实时处理、显示以及频谱分析,对固有频率、阻尼比等参数进行估计。实验结果表明,该系统具有良好的人机界面,计算结果准确,可以满足工业测试的需要。     

一种直升机旋翼振动测试方法

为能够有效测量直升机旋翼的振动特性，提出了一种基于三轴MEMS加速度传感器及无线传输技术的直升机旋翼振动测试方法并研制了相应的测试装置。测试系统主要包括三轴MEMS加速度传感器、A/D转换模块、无线传输模块以及PC上位机。无线传输模块将采集的加速度信号发送到振动测试接收电路，再通过串口通信发送到计算机上，计算机软件对加速度信号积分得到位移信号，并通过傅里叶变换得到旋翼振动的幅频特性曲线。在直升机模型上完成了振动测试实验，实验结果表明该方法能有效地对旋翼振动信号进行测试。