多点振动信号采集与分析系统设计

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zf524979
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随着陆地资源趋于匮乏,为了获取更多资源来满足经济的快速发展,世界各国纷纷将目光投向资源丰富而开采有限的海洋。船舶对于海洋资源的开采是必不可少的,其正常航行更是重中之重。船舶振动是影响船舶正常航行的关键因素之一,不但能缩短船舶寿命,还会影响船上仪器仪表和人员的工作生活,已经成为了一个不可忽视的问题。因此,对振动信号的采集与分析具有十分重要的实际意义。本文针对结构振动问题设计了一款多点振动信号采集与分析系统。系统采用24位A/D芯片,能对多个待测点的振动信号进行精确采集。采集数据通过以太网线以TCP/IP协议传送至上位机,在上位机中实时处理、存储与显示其分析结果。论文的主要内容包括系统总体方案设计、硬件平台研制以及配套软件开发。根据功能的不同,将系统硬件平台分为信号调理单元与信号转换单元,两大单元又可分为多个模块。其中,通道切换模块可选择采集信号或系统自检信号接入信号调理模块;信号调理模块对输入信号进行多级放大,其放大增益可调整;模数转换模块选用AD7768作为A/D芯片,对八通道信号进行同步采集;数据缓存模块通过两片RAM构成乒乓结构来进行数据的存取;数字控制模块选用Cyclone III系列FPGA(EP3C16Q240C8)作为控制核心,主要负责控制信号的放大增益、A/D的数据采集、RAM的数据存取,并通过网络接口模块与上位机进行通信;信号生成模块负责自检信号的产生。系统软件部分包括各个硬件模块以及上位机显控界面的程序开发。显控界面具有系统自检、改变放大增益等功能,在测试过程中可通过显控界面进行实时地数据观察与保存。最后,对系统进行多项测试与振动试验,以此验证系统的功能及性能指标。结果表明,系统实现了所有预定功能,且运行稳定、终端数可扩展,传输速率大于1.3MB/s,各通道等效输入噪声都小于3μV,在5Hz~20kHz频带范围内幅度一致性优于±0.2dB、相位一致性优于±0.3°,满足系统设计需求。在振动试验中,系统的采集结果与B&K公司设备的采集结果一致。
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