DSP在现代机械故障诊断技术中的应用研究.docx
- 文档编号:267674
- 上传时间:2022-10-08
- 格式:DOCX
- 页数:77
- 大小:2.29MB
DSP在现代机械故障诊断技术中的应用研究.docx
《DSP在现代机械故障诊断技术中的应用研究.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《DSP在现代机械故障诊断技术中的应用研究.docx(77页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
大连理工大学硕士学位论文
DSP在现代机械故障诊断技术中的应用研究
姓名:
何泳
申请学位级别:
硕士
专业:
机械电子
指导教师:
马孝江
20040301
论文是围绕机械故障诊断分析仪系统展开,主要涉及机械故障诊断的基本理论、数字信号处理的基本算法,并且对以DSP为核心的系统的硬件的构成、软件的实现进行了深入的阐述“
论文首先对现代故障诊断技术的基本理论、应用特点进行了简要介绍,然后概述了数字信号处理技术及数字信号处理器。
论文以振动分析法为主阐述了机械故障机理及其诊断分析方法。
在信号的处理方法匕着辜论述了数字滤波、数字重采样技术、FFT变换、阶比分析、微积分算法、相关分析、包络分析、倒频谱分析、概率密度分析、频谱细化技术等.在故障诊断分析仪的硬件构成方面,论文重点论述了A/D采样模块、基于DSP的人机接口技术、基于DSP的CompactFlash卡应用、DSP的中断设置及实现等◎在故障诊断仪的软件构成方面,论文重点论述了软件开发环境、文件存储的实现、字符显示输出的实现、程序引导装入功能的实现、时域分析模块、频域分析模块等◎
作为当前的研究热点问题,DSP在机械故障诊断领域、语音识别、图像压缩等方面的应用越来越广泛.对数字信号处理技术进行深入研究是很有必要的.本论文探讨的也正是这些方面的问题,具有一定的应用价值和参考价值,
关键词:
故障诊断,振动分析,DSP,数据采集,信号处理
Abstract
Subjectedtomechanicalfaultdiagnosisanalyticsystem,thisthesismainlyincludesbasicmechanicalfaultdiagnosistheories,fundamentalalgorithmsofdigitalsignalprocessing.AlloftheworkisappliedtostudythehardwarestructureandsoftwareimplementcoredinDSPsystem.
Firstly,thethesisintroducesbasictheoriesandapplicationcharacteristicsofmodemfaultdiagnosetechniques.Subsequentlythedigitalsignalprocessingtechniquesandprocessorsaresummarized-Thefollowingworkprimarilydiscussesmechanicalfaultmechanismsanddiagnosesbasedonvibrantanalysis.Intheresearchesonsignalprocessing,thisthesislaysemphasesondigitalfilter,resamplingtechnique,FFTtransform,order-ratioanalysis,calculusarithmetic,correlationanalysis,envelopanalysis,cepstrumanalysis,probabilitydensityanalysis,spectrumsubdivisiontechniqueandsoon.Ononehandashardwareofthisdiagnosesystem,thethesiscompletesA/Dsamplingmodule,human-machineinterfacebasedonDSPwithCompactFlashcard,andachievesreasonableinterruptsetting.Ontheotherhandassoftware,thethesiscompilescodeswhichcanperformfilestorage,characterdisplay*programloadingstime-fieldanalysisandfrequency-fieldanalysis.
Asacurrentfocalresearch,DSPisappliedinsuchwidefieldsasmechanicalfaultdiagnosis,voicerecognition,imagecompressingandsoon.Itisvaluableandnecessaryforfurtherresearchesondigitalsignalprocessingtechnique.Inthisthesisitisexecutedtoaccomplishthemechanicalfeultdiagnosissystem.Thisapplicationalsohasthevalueofutilityandreferenceforotherapplicationsandresearches.
Keywords:
faultdiagnose,vibrantanalysis,DSP,datasampling,signalprocessing.
DSP在现代机械故障诊断技术中的应用研究
h,,r■-^-^----iTn^^i^rtnrr'^r^TTJTVr-rTTTi——,j—■-—i ■
第一章绪论
1.1机械设备故障诊断技术的意义及其发展概况
机械设备的故障诊断技术,是利用机械设备在运行中或相对静止条件下的状态信息,通过对所测信号的处理和分析,并结合诊断对象的历史状况,来定量识别机械设备及其零件部件的实时技术状态,并预知有关异常、故障和预测其未来技术状态,从而确定必要对策的技术’通俗地讲,它是一种给设备“看病”的技术。
1.1.1研究意义
虽然现代机械故障诊断技术起源于军事需要,但其真正的应用意义却在于大型化、连续化、高速化和自动化的现代工农业生产。
主要表现在以下几个方面.
L预防事故,保证人身和设备的安全「在航天、航空、航海、核工业等部门中,许多设备的故障不仅会造成巨大的经济损失,而且会带来严重的社会公害.为避免恶性事故的发生,仅靠提高其设计的可靠性是不够的*还必须辅以有效的故障诊断,才能够防患于未然"七
2.推动设备维修制度的改革。
国外已基本完成由预防维修向预知维修的过渡,我国则正处于过渡期的开始阶段。
预防维修又称定时维修(Time-basedMaintenance简称TBM)或计划维修,它的特点是当设备运行达到计划规定的台时或吨公里时便进行强制维修,是一种静态的维修制度◎预知维修又称状态维修(ConditioibbasedMainte血fate简称CBM)>它的特点是在状态监测的基础上,根据设备运行状态实际劣化的程度来决定维修时间和维修规模.是一种动态维修制度•预防维修的明显缺陷在于过剩维修和欠维修,1980年美国全年税收为7500亿美元,而全年工业维修费达2460亿美元,其中因过剩维修和欠维修而浪费的资金约为750亿美元,占总维修费用的30%.除经济原因外,维修人员的不足和素质提高慢等因素,也促进了维修制度从定时维修向预知维修的转化。
预知维修明显优于预防维修,它不仅可避免类似欠维修造成的故障,也可防止过剩维修带来的浪费,是一种理想的维修制度.维修制度由预防维修向预知维修的转换是必然的,而真正实现预知维修的基础是设备诊断技术的发展和成熟。
3、 提高经济效益.设备诊断技术的最终目的是避免故障(尤其是重大事故)的发生,使零部件的寿命得到充分发挥,延长检修周期,提高维修的精度和速度.国此,设备诊断技术的应用“隐含”着巨大的经济效益,对英国2000个工厂的调查表明,采用设备诊断技术后维修费用每年节约3亿英镑,除去诊断技术费用亿英镑,净获利2.5亿
L1.2国内外的发展概况
U!
1:
1
美国是最早开展设备状态监测与故障诊断工作的国家之一"961年开始执行阿波罗计划后,发生了一系列由设备故障酿成的悲剧,促使1967年在美国宇航局(NASA)倡导下,由美国海军研究室主持的美国机械故障预防小组(MFPG)成立大会01971年MPEG划归美国国家标准局领导,下设四个小组:
故障机理研究组,监测诊断和预测技术组,可靠性设计组*材料耐久性评价组'气美国机械工程师学会(ASME)领导下的锅炉压力容器检测中心在应用声发射技术对静设备故障诊断方面取得了重要成果。
其他还有
fl
JohnsMitchel公司的超低温和空压机监测技术,SPIRE公司在军用机械轴与轴承方面的诊断技术等在国际上都处于领先地位。
在航空运输方面,美国在可靠性维修管理的基础上,大规模地对大型飞机进行状态监测,研制并应用了以计算机为基础的飞行器数据综合系统(AIDS),采集、记录、分析处理大量飞行中的信息来判断飞机各部位的故障并能发出排除故障的指令。
这些技术在B747和DC9等巨型客机上的成功应用*大大提高了飞行的安全性,
英国以R.A.Collacott为首的机器保健中心于20世纪60年代末70年代初开始研究状态监测与故障诊断技术•此外,在核电站、钢铁行业也成立了相应的组织,开展了这方面的研究工作。
瑞典SPM仪器公司的轴承监测技术、丹麦B&K公司的传感器制造技术在故障诊断领域占有一席之地°
如果说英美等国在军事、航空等方面的状态监测和故障诊断技术占有领先地位的话,那么日本则在民用工业,如钢铁、化工、铁路等行业发展得很快,占有明显优势°日本的做法是密切注视世界各国的动向,积极引进和消化最新技术,努力发展自己的诊断技术,特别注意研制本国的诊断仪器^日本开展诊断技术研究工作主要有两个层面、一是高等院校,比较有名的有东京大学、东京工业大学"京都大学、早稻田大学等,它们均发表了不少基础性的研究报告;另一个层面是一些企业,如三菱重工、东京芝浦电气、国际机械振动公司(IWV)等,它们的研究工作是在企业内部以生产为中心开展的,具有较高的应用水平◎
我国从1979年到1983年,故障诊断技术从初步认识进入到初步实践阶段◎1983年原国家经委颁布的《国营工业交通企业设备管理试行条例》,有力地推动了我国设备状态监测与故障诊断技术的开发研究工作。
1984年7月在北京成立中国设备管理协会.1985年5月在郑州成立中国机械设备诊断技术学会。
这些组织致力于广泛交流我国在该领域内各方面的技术成果,深入探讨设备状态监测与故障诊断在国内外的发展动向,有力地推动了这一学科的发展,使其有效地为我国的国民经济建设服务。
目前我国的设备状态监测与故障诊断技术水平同发达国家的差距已大大缩小,在一些方面,如计算机监测与故障诊断的软件等,完全可以满足生产实际的需要,达到同期世界先进水平。
我国的故障诊断事业正在蓬勃发展,将在我国经济建设中发挥越来越大的作用,
L2机械故障诊断理论、手段、对象简介
在故障诊断中判断参数的不同,就产生了不同的诊断技术,如振动诊断技术,噪声诊断技术,声发射诊断技术,光谱诊断技术,铁谱诊断技术,红外、湿度及热成像诊断技术等‘%其中振动诊断技术应用最广,因为机器运转时就要产生振动,而振动与机器设备的状态密切相关,其中包括的故障信息丰富*具有广泛性,多维性,遥感性和实用性。
基于振动信号的诊断理论方法可分为两大类。
1.基于主动式测试的诊断理论方法。
这类方法
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- DSP 现代 机械 故障诊断 技术 中的 应用 研究