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随着现代化工业的快速发展,人们对机械设备的可靠性提出了更高的要求。机械设备的状态监测系统能够对机械设备运行过程中的工况进行在线或离线检测,便于及时发现故障或对其故障的发展趋势做出早期的预测,然后可以采取相应的措施对机械设备进行维护和保养,以免造成巨大的损失。
本课题针对工厂对机械设备状态监测和故障诊断的实际需求,开发了基于嵌入式Linux系统的数据采集分析系统。由于机械设备运行过程中产生的振动信号包含丰富的故障信息,其分析方法和理论都比较成熟,因此,该系统选择对机械设备的振动信号进行采集处理,采用ARM处理器为核心、CPLD作为辅助,具有信号预处理、数据采集显示、信号分析和数据管理等功能。系统的硬件设计主要包括ARM主控模块、信号预处理模块以及数据采集模块。ARM主控模块是利用ARM的强大控制能力实现对系统各个模块的控制处理。信号预处理模块主要完成加速度传感器输出的模拟信号的调理、放大和抗混滤波处理,为数据采集做好准备。数据采集模块丰要是根据丰控模块设置的采集参数实现四通道经过预处理的模拟信号的16位A/D转换,并将转换之后的数据通过FIFO传送给ARM作进一步分析处理。系统的软件设计主要完成嵌入式Linux系统的各个组成部分在ARM上的移植实现,利用基于Qt/Embedded的图形界面软件Qtopia完成数据的采集显示和通信、以及信号分析理论在系统上的实现。
为了验证系统功能的正确与否,采用信号发生器的正弦信号作为系统的输入信号进行采集与分析处理,系统所得的时频域分析结果与该信号的理论分析结果一致。因此,该系统可以运用于机械设备振动信号的采集与分析处理,获取设备的状态信息并进行相应的故障诊断处理,保障设备的正常运作。