基于DSP的电机噪声信号的研究及在线检测系统

论文摘要

电机是目前工业生产中的主要动力来源,也是人们日常生活、工作、生产中的主要设备。但是,电机的噪声和振动也给人们日常带来不便。因此,如何测试、分析和抑制电机振动和噪声,越来越受到人们的广泛关注。数字信号处理(Digital Signal Processing,简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。自从20世纪70年代末80年代初DSP芯片诞生以来,DSP芯片得到了飞速的发展。在近20年时间里,DSP芯片已经在信号处理、通信、雷达等许多领域得到广泛的应用。因此,应用DSP技术对电机噪声振动信号进行检测及分析是一种可行的解决途径。本课题将DSP技术应用于电机噪声信号的研究,并开发了基于DSP的电机噪声在线检测及分析系统,主要内容包括三个部分:第一部分详细的分析了电机噪声振动产生的机理及原因;第二部分是对电机噪声振动信号处理方法的研究,深入分析了时域分析、时频分析、频域分析等在电机振动信号处理中的优缺点,着重研究了频域分析在电机振动信号处理上的应用;对频域分析法的部分算法进行了仿真分析验证了其正确性,并将这些算法应用到实例分析中,验证其在电机噪声源识别中的可行性。第三部分为电机噪声在线检测系统的设计,以美国TI公司的DSP TMS320VC5416芯片为核心处理器,配合A/D转换器,加速度传感器等硬件设备建立了电机振动信号采集与处理的系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 本领域的国内外研究现状
• 1.2.1 电机的噪声检测技术的发展
• 1.2.2 在线检测方法的研究进展
• 1.2.3 电机噪声源识别的研究现状
• 1.3 论文研究的目的和意义
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 电机噪声机理分析
• 2.1 异步电机的构造及其基本原理
• 2.1.1 异步电机的结构与组成
• 2.1.2 异步电机的工作原理
• 2.2 电机噪声振动产生的机理
• 2.2.1 机械噪声
• 2.2.2 电磁噪声
• 2.2.3 空气动力噪声
• 2.2.4 电机的振动机理
• 第三章 用振动法测定电机噪声
• 3.1 振动法基本原理
• 3.2 辐射效率
• 3.2.1 实际辐射效率的确定
• 3.2.2 已标准化的辐射指数曲线及其基准值
• 3.3 电机噪声声功率级的计算
• 3.3.1 振动测量面上振动速度测定理论
• 3.3.2 噪声功率级计算方法
• 3.3.3 结构声辐射引起的空气声功率级计算
• 3.4 振动测点配置
• 第四章 电机振动信号的分析
• 4.1 振动信号的分析方法
• 4.1.1 时域分析
• 4.1.2 时频分析
• 4.1.3 频域分析
• 4.1.4 其他的信号分析法
• 4.1.5 各种信号处理法在电机振动分析中的比较
• 4.1.6 典型信号的仿真
• 4.2 基于振动信号的电机异常诊断
• 4.2.1 常见的电机振动异常
• 4.2.2 电机振动异常的诊断
• 4.3 实例分析验证
• 第五章 系统的硬件设计
• 5.1 主要器件的选择
• 5.1.1 传感器的选择
• 5.1.2 DSP的选择
• 5.1.3 存储器的选择
• 5.1.4 模数转换器的选型
• 5.1.5 CPLD的选型
• 5.2 信号调理电路
• 5.3 DSP最小系统设计
• 5.3.1 电源电路设计
• 5.3.2 复位电路设计
• 5.3.3 时钟电路设计
• 5.3.4 外扩存储器电路设计
• 5.3.5 JTAG仿真电路
• 5.4 DSP与A/D的接口电路
• 5.5 DSP与PC机通讯的接口电路
• 5.6 CPLD外围接口电路设计
• 5.7 报警路设计
• 5.8 系统中器件之间的电平兼容问题
• 第六章 系统的软件设计
• 6.1 系统的软件总体设计
• 6.2 软件开发环境
• 6.3 软件程序设计
• 6.3.1 系统初始化
• 6.3.2 信号采集
• 6.3.3 数据分析处理
• 第七章 总结与展望
• 致谢
• 附录
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果