【摘 要】
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轴承作为旋转类机械设备的关键零部件之一,其在国家的重工业领域扮演着极为重要的角色。在实际生产过程中,轴承发生故障会直接影响整个机械设备的正常运行,严重时还会威胁到生命财产安全。由于中美贸易摩擦的影响,美国现已将声纹技术列为14项禁止出口技术之一,这说明我国的音频识别技术仍会被“卡脖子”,还需要不断探索与进步。因此基于音频识别技术对轴承运行进行实时的监测,通过识别与报警来减少因轴承故障引起的损失,成
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轴承作为旋转类机械设备的关键零部件之一,其在国家的重工业领域扮演着极为重要的角色。在实际生产过程中,轴承发生故障会直接影响整个机械设备的正常运行,严重时还会威胁到生命财产安全。由于中美贸易摩擦的影响,美国现已将声纹技术列为14项禁止出口技术之一,这说明我国的音频识别技术仍会被“卡脖子”,还需要不断探索与进步。因此基于音频识别技术对轴承运行进行实时的监测,通过识别与报警来减少因轴承故障引起的损失,成为本文的研究目标。本系统是采用16位DSC数字信号控制器,通过对轴承故障音频进行前端采集、信号调理、信号采样与分析、特征参数提取与模板识别,进而显示故障类型的一体化设备。本文主要介绍了硬件电路设计,软件程序设计和系统基本验证三个部分。硬件电路介绍了音频信号采集电路、前置差分放大电路、电压抬升电路、低通滤波电路、系统电源电路以及单片机与外接数据存储器、触摸屏、显示器的通讯电路。软件程序设计在MPLAB-IDE编译环境中进行,采用了C语言和汇编混合编程,主要包括A/D采样程序,快速傅里叶变换（FFT）程序,特征参数提取程序以及相关硬件模块的驱动以及通信程序。系统的基本验证涉及了硬件电路运行状态的测试,系统采样精度的计算与验证,以及频域转换在单片机内运行结果与MATLAB软件运算的对比验证,最终结果表明了功能的正确性和系统的可靠性。最后利用美国凯斯西储大学的轴承实验数据来分析轴承故障的特征参数,然后建立不同故障类别的声纹匹配模板,以及进一步探索轴承振动信号与音频信号的确定性关系。
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