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对于变换隔膜泵单向阀声发射信号采集监测和学年

收藏本文 2024-02-08 点赞:7234 浏览:22521 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:管道输送已经成为铁精矿的重要运输方式之一。往复式高压活塞隔膜泵是管道输送的核心执行机构,需要重点监测维护。可以利用声发射技术,监测结构相对简单的单向阀,以而间接监测隔膜泵。单向阀的声发射信号属于高频微弱信号,需要借助灵敏的声发射采集监测设备才能检测出来。所以本论文的核心工作是:采集监测单向阀的声发射信号,并对其进行以故障识别为目的的浅析处理。本论文设计了一种以Cortex-M3内核的32位微处理器——STM32F103RB为核心的声发射信号采集监测系统。本论文模拟正常工况和故障工况,运用不同的浅析策略识别故障工况。具体工作如下:1)本论文设计的声发射信号采集监测系统中的声发射采集单元实现了数据的多通道并行、实时采集,高速传输。采集单元包括核心制约模块,模拟信号采集模块,A/D转换模块和数据接收传输模块。核心制约电路的设计包括对放大电路的增益制约,外部AD芯片和数据缓存芯片的时钟制约,数据采集端口的制约,数据输出端口的制约。设计本着高速、准确、针对性强的原则。其中核心制约芯片、声发射传感器和AD芯片的选型,两级放大电路的设计,数据缓存电路的设计和USB接口电路的设计均有助于系统性能的实现。2)本论文针对故障信号识别策略进行探讨,根据实际情况模拟了正常工况和故障工况的单向阀声发射信号,运用快速傅里叶变换的浅析策略,小波包分解的浅析策略和小波包结合主元浅析的浅析策略,对模拟工况的故障特点进行了浅析。验证三种策略均可用于模拟情况下的单向阀声发射信号的故障识别。在实际运用中可以根据现场情况的不同而选择不同的故障信号浅析策略。3)本论文设计的声发射信号采集监测系统中的声发射监测单元实现了数据的监测和时频浅析。该单元包括监测软件的设计与实现,它可以对信号进行处理、结果浅析和图像、关键点的显示及保存等操作。该监测软件的设计具有针对性强,处理速度快的特点。通过专业声音处理软件Adobe Audition3.0证实了声发射监测软件的良好性能,通过该监测软件和标准信号发生器证实了声发射信号采集单元采集信号的准确性。在实验室环境下,对整个声发射采集监测系统进行了测试,测试结果说明系统工作性能良好。本论文设计实现了隔膜泵单向阀声发射信号采集监测系统,并对故障信号的浅析运用了三种不同浅析策略进行仿真探讨。在实验室环境下对系统进行了测试,证明系统工作性能良好。本论文完成了隔膜泵单向阀声发射信号的采集监测与浅析探讨。最后,基于整体工作的总结,对本设计的后续工作,以及针对单向阀和隔膜泵的故障识别工作做出了展望。关键词:声发射论文STM32论文信号采集论文傅里叶变换论文小波包论文主元浅析论文

    摘要3-5

    Abstract5-10

    第一章 绪论10-20

    1.1 探讨背景及作用10-13

    1.1.1 管道运输的进展概况10-11

    1.1.2 隔膜泵在管道运输中的重要作用11-12

    1.1.3 声发射信号的采集监测对单向阀运转情况的重要作用12-13

    1.2 国内外进展近况及走势13-15

    1.2.1 声发射技术的运用领域13-14

    1.2.2 声发射信号采集监测系统进展概况14-15

    1.3 论文的探讨内容15-20

    1.3.1 主要工作及其思路15-17

    1.3.2 技术难点浅析17

    1.3.3 论文结构安排17-20

    第二章 声发射信号采集单元的硬件设计20-40

    2.1 信号采集单元的整体设计20-26

    2.1.1 信号采集单元的设计和组成20-21

    2.1.2 声发射传感器介绍及接口电路21-22

    2.1.3 电源模块及供电电路设计22-26

    2.2 核心制约模块的设计26-29

    2.2.1 主制约芯片的电路设计26-27

    2.2.2 电路的设计27-29

    2.3 模拟信号采集模块的设计29-33

    2.3.1 信号前置放大电路的设计29-30

    2.3.2 信号放大电路的设计30-31

    2.3.3 增益制约电路的设计31

    2.3.4 VREF基准电压的产生31-32

    2.3.5 电平转换电路的设计32-33

    2.4 A/D转换模块的设计33-35

    2.4.1 AD9225功能介绍33

    2.4.2 A/D驱动电路的设计33-34

    2.4.3 A/D转换电路的设计34-35

    2.5 数据接收传输模块的设计35-37

    2.5.1 FIFO模块的设计35-36

    2.5.2 USB接口电路36

    2.5.3 GPIO用作数据接收36-37

    2.6 本章小结37-40

    第三章 声发射信号浅析策略的探讨40-62

    3.1 傅里叶浅析40-44

    3.1.1 离散傅里叶级数40-42

    3.1.2 矩阵分解的观点42-43

    3.1.3 下采样的观点43-44

    3.2 小波浅析44-49

    3.2.1 离散小波变换44-46

    3.2.2 实用小波46-48

    3.2.3 小波包分解48-49

    3.3 基于主元浅析的故障检测策略49-54

    3.3.1 多变量统计浅析的检测策略49-51

    3.3.2 主元浅析的基本原理51-53

    3.3.3 基于主元浅析的故障检测策略53-54

    3.4 仿真实验设计54-56

    3.5 仿真结果浅析56-61

    3.5.1 频谱仿真结果浅析56

    3.5.2 小波包分解历程仿真56-58

    3.5.3 小波包分解仿真结果浅析58-59

    3.5.4 主元浅析仿真结果浅析59-61

    3.6 本章小结61-62

    第四章 声发射信号监测浅析软件的设计62-76

    4.1 监测软件的设计与实现62-66

    4.1.1 主程序设计和软件功能介绍62-64

    4.1.2 人机界面设计和利用说明64-66

    4.2 运转及其结果浅析66-74

    4.2.1 来源于采集系统的数据66-67

    4.2.2 调试结果及浅析67-72

    4.2.3 Adobe Audition信号重构回放72-74

    4.3 本章小结74-76

    第五章 结论与展望76-78

    5.1 工作总结76-77

    5.2 工作展望77-78

    致谢78-80

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