基于DSP和LabVIEW的串口通信在振动信号检测中的应用

给出了基于数字信号处理器（DSP）和虚拟仪器技术LabVIEW的信号通信及分析研究,利用DSP采集数据,并配置了串行口通信模块,基于LabVIEW软件开发了上位机通信程序和数据处理程序,实现了振动信号的处理、显示和保存。该文给出了一种实时采集、快速处理、性价比高的振动信号检测系统,可用于旋转机械工作状态监测和故障诊断。     

基于LabVIEW的变压器在线状态监测系统

变压器的在线状态监测对于变压器的故障诊断以及电网的正常运行具有重要的意义。对以机械参数为主、电气参数为辅的变压器振动分析法进行了研究,建立了一套在线状态监测系统。系统通过工作现场的数据采集终端检测变压器的振动、电压、电流和油温信号,使用串口和以太网实现数据采集终端和上位机之间的数据通信;上位机采用LabVIEW软件对这些信号进行分析,从而判断变压器的工作状态。试验表明,系统具有良好的在线监测效果。     

煤矿带式输送机轴承监测诊断系统及其应用

针对煤矿现有带式输送机轴承故障诊断存在的问题,提出了一种新型的煤矿带式输送机轴承监测诊断系统的设计方案。该系统以矿用本安型振动监测分析仪与矿用本安型振动加速度传感器为核心,结合数据库服务器与组态王上位机软件,实现了煤矿带式输送机轴承的振动、温度信号采集与处理、故障实时分析与智能诊断、趋势分析、报告生成等功能。实际应用表明,该系统可实时监测煤矿带式输送机轴承的运行状态并进行故障诊断,满足了煤矿带式输送机运行状态监测与在线诊断的实时性和准确性要求。     

基于LabVIEW的变压器振动信号数据采集系统

针对利用振动信号进行变压器状态研究的需求,设计了一种上下位机架构的变压器振动信号数据采集与处理系统。系统下位机由单片机、压电加速度传感器、滤波电路、同步模数转换器和通信接口电路等组成。单片机控制模数转换器将振动信号就地转换为数字量,通过RS485接口连接温度和电流传感变送器,将采集到的现场数据经过以太网Modbus TCP协议与上位计算机进行传送。上位计算机利用LabVIEW开发数据采集和处理软件,实现信号的读取、滤波、频谱分析和实时显示。经过仿真和实测表明系统能够实现变压器振动信号的采集和频谱分析等处理功能,在成本、扩展性、抗干扰和工程实用性等方面具有一定的优势。     

基于压缩采集与CNN的风电机轴承故障诊断

针对传统风电机轴承故障检测存在的采样数据量大、故障特征依赖主观选取的问题,提出了风电机轴承故障的信号压缩采集、自动提取特征及故障诊断的方法,解决了风电机轴承振动信号特征提取计算复杂、受先验知识影响较大的问题。首先基于梯度加速法(NAG)和QR分解理论对随机高斯观测矩阵进行优化,实现风电机轴承振动信号压缩采集;然后将压缩采集得到的数据作为卷积神经网络(CNN)的输入,利用卷积池化层提取压缩采集数据中的故障特征;最后,将得到的故障特征通过softmax分类器进行分类。仿真实验表明:该方法能够自动提取风电机轴承的故障特征,在保证较高故障诊断准确率的同时,缩短了网络训练时间。     

基于ARM与ZigBee的矿用通风机监测系统设计

针对传统通风机监测模式的弊端,设计了新型矿用通风机在线监测系统.采用ARM-Linux嵌入式架构与ZigBee无线传感器网络技术实现对通风机运行状态的实时监测.无线传感器网络负责状态数据的采集与传输;采用Qt开发上位机监测软件,实时显示通风机相关部位的温度、振动、风压、风量以及电动机的电量参数,同时对通风机异常状态进行报警;通过手动与触发方式控制通风机传感器节点采集振动加速度数据,并以.txt格式存储于SD卡中以用于通风机故障诊断.整个系统安装简单、使用灵活,实际应用表明该系统能够很好地完成通风机状态监测任务.     

面向高压断路器故障诊断的多源信号采集系统

针对高压断路器定期停电检修十分不便、状态监测采集信号种类单一的问题,该文设计了一种面向高压断路器故障诊断的多源信号采集系统。系统利用信号采集调理模块采集声音、振动及电流信号,调理后存入缓存模块;由AT32F437ZMT7读取缓存模块内信号数据,对之进行处理后利用以太网传输模块传至上位机,对信号数据进行显示、储存、回读以及时频域分析。结果表明,该系统可较好采集到断路器三类信号,并利用以太网模块稳定传输数据至上位机,实现断路器的状态监测和故障诊断。     

基于加速度信号的过山车监测预警系统设计

鉴于国家对特种设备安全的要求和大型游乐设施测试系统的现状,设计了一种过山车监测预警系统。系统的信号采集装置安装在过山车上,采用数字信号处理器(DSP)作为主控芯片,运算速度快,可实现数据的实时采集,硬件电路多采用3.3V的低功耗芯片,节能环保。系统采集高频振动加速度和低频运动加速度信号,通过WiFi将数据传输给上位机,上位机软件使用LabVIEW开发,运用小波分析处理数据,并采用BP神经网络算法诊断故障,同时,对采集的信号和标准信号进行快速傅立叶变换(FFT)分析并作频谱图,可直观的检验诊断结果。如果诊断出故障,系统可发出警报并通过通用分组无线业务(GPRS)通知相关工作人员。实验结果表明:系统的运算速度快,诊断结果可靠。     

基于分布式全光纤传感器的电机故障诊断系统研究

构造了全光纤振动传感系统,可用于对发电机组,飞机发动机等大型电机设备的健康状况监测。全光纤振动传感系统由于传感臂是光纤,属于无源器件,不会受到电磁干扰,其检测到的信号完全是由电机振动产生,且监测的灵敏度极高。克服了传统的加速度传感器容易受到电磁干扰导致信号检测出错的缺点。用全光纤振动传感器对电机的振动进行实时的采集,基于LabVIEW平台对振动信号进行实时的频谱分析,很容易判断电机是否工作正常。该检测系统结构简单,振动检测灵敏度高,能够很好地应用于电机健康状况的监测。     

城轨列车牵引电机轴承监控系统设计与实现

为了监控轴承的实时状态，保障牵引电机的正常工作，设计并实现了一款牵引电机轴承监控系统。监控系统下位机主要完成牵引电机轴承数据采集，数据预处理，时域，频域特征指标计算，数据存储及数据传输等功能。用户使用上位机通过TCP/IP协议与下位机进行连接，实现对轴承实时状态的监控，时域、频域特征指标数据显示。重点阐述系统上位机的软件程序设计及实现。该系统经过试验，可以实时监控牵引电机轴承的状态，对轴承产生的故障能够及时做出报警。     

基于小波包能量谱的往复式隔膜泵故障诊断研究

针对往复式隔膜泵故障的多元性、不确定性和并发性的特点,提出了基于小波包能量谱的往复式隔膜泵故障诊断方法。小波包能将振动信号分解到不同子频带,通过各子频带信号的能量变化反映设备运行状况。通过采集往复式隔膜泵振动信号,进行小波包分解为多个子频带,求出各频带的能量和能量比例,然后对比故障振动信号和正常振动信号的频带能量谱比例图,找出发生故障的频带,进而找出往复式隔膜泵的故障特征频率,诊断出故障。实验表明:通过小波包能量谱对往复式隔膜泵进行故障诊断是有效可行的。     

铁路货车轴承在线故障诊断智能系统研究

为满足铁路重载货运车辆对运行设备故障预测的需求,本文设计了一种基于轴承状态监控的智能在线监测系统。为有利于检测轴承的早期故障,选用抗干扰和灵敏度都较强的声发射(AE)信号,用ARM微处理器对信号进行处理,利用基于无线传感器网络的无线信息传输网络体系进行数据传输,用小波包分解与支持向量机算法实现故障诊断与预测。文章针对铁路货车滚动轴承故障的实际情况,将支持向量机(SVM)方法引入货车轴承的智能故障诊断中,实现了轴承的在线智能诊断。     

CF-920 FFT信号分析仪与IBM-PC及其兼容机之间的数据通信

主要介绍了利用ＧＰＩＢ－ＰＣ接口机实现ＣＦ－９２０ＦＦＴ信号分析仪与ＩＢＭ－ＰＣ及其兼容机之间的二进制数据（时域波形、自相关系数、互相关系数、自功率谱、互功率谱、幅值概率密度函数等）通信,以及由二进制数据转换成十进制数据的公式。文中讨论了由振动计、磁带记录仪、ＣＦ－９２０ＦＦＴ信号分析仪、计算机所组成的监测与分析系统的量值标定方法。     

非侵入式车载ATC设备在线检测运维系统方案设计

列车运行控制系统中,车载ATC(Automatic Train Control)设备行车日志里记录着各子系统的整个运行周期的全部信息,分析行车日志是监测车载设备状态和分析系统故障的重要手段。但在实际维护中存在以下问题：1. 设备实际输入输出和传感器电气工作状态信息中隐含大量故障特征信息,而这些信息在既有的车载信号系统中没有有效记录;2.行车日志收集依靠人工,效率低,成本高;3.故障诊断依靠经验,诊断结果具有局限性。在此基础上,本文提出一种非侵入式车载信号设备在线检测运维系统方案,该方案利用非接触式传感器采集信号,行车日志使用车地无线通信网络传输,通过地面服务器大数据分析,以达到对各子系统和关键零部件进行状态监测,并对异常信息进行预警的目的。     

基于SVD-AR模型与VPMCD的轴承故障诊断方法

针对强噪声背景下振动信号故障特征难以提取的问题,提出了基于奇异值分解的自回归(SVD-AR)模型,用于提取振动信号的特征,并与变量预测模型模式识别(VPMCD)方法相结合应用于轴承故障诊断.对轴承振动信号进行SVD;然后,利用奇异值差分谱对分量信号进行筛选,对能够反映故障信息的分量信号建立AR模型,提取轴承振动信号的特征信息;采用VPMCD对滚动轴承运行状态进行识别.实验证明了方法的合理性和有效性.     

基于单片机的直流电动机的信号采集系统设计

装甲车辆起动过程中,直流电动机部分容易发生故障,传统的电机诊断方法都是定期制定维修计划,这种检修方式容易造成维修不足、维修过量以及盲目维修的问题,为了深入分析电动机故障发生时的参数信息的变化,构建一套能够采集电机运行参数的系统,对采集电枢电流和振动信号进行时频域分析,能够反映故障发生的特点;该系统以STM32103C8T6为主控芯片,设计了电流、振动信号采集电路,信号调理电路,对A/D转换模块、数据存储模块进行了编程实现,能够对直流电动机的电枢电流和振动信号进行实时采集,并将数据保存到上位机中进行后续的调用处理;通过测量对比直流电动机起动过程轴承部位发生不同故障时的电流和振动信号,利用MATLAB仿真实现时域内的信号显示,并在MATLAB平台中,编程实现了振动信号的时频域分析;仿真结果表明,该采集系统能够准确测量信号,具有成本低,体积小,精度高等优点,能够为故障特征提取提供较好的数据基础。     

关联维数在高速列车运行状态评估中的应用研究

基于监测数据评估高速列车空气弹簧和横向减振器等关键部件的运行状态,针对车体横向加速度振动信号,本文提出了关联维数的列车状态评估方法,分析了车体横向振动特征,对时域信号进行了频谱分析,并进一步分析了关联维数。为了计算关联维数,需先对信号进行相空间重构,然后求出重构相空间的两个关键参数;用互信息量方法[1]求出最佳延迟时间和用CAO [2]方法求出最佳嵌入维数。通过对监测数据的关联维数分析,证明了该列车在四种不同标准状态下的工况具有明显不同的关联维数特征。因此,按照关联维数的大小,就可诊断出列车可能出现的故障。研究结果表明,关联维数分析方法在设备状态监测与故障诊断中,尤其是在非线性系统的故障诊断中显示出其独特的优势,具有较为广阔的应用前景。     

基于经验模态分解与差分包络谱的齿轮故障诊断

为了准确地进行齿轮故障诊断,结合经验模态分解与纯调频信号差分包络谱,对齿轮故障诊断提出了一种新方法;首先,对齿轮振动信号进行经验模态分解得到多个不同分量;其次,根据峭度最大分量及其相邻分量的峭度值情况,合成有效分量;然后,运用经验调幅-调频分解得到纯调频信号;接着,将纯调频信号应用经验调幅-调频分解及傅里叶变换得到纯调频信号差分包络谱;最后,观察分析纯调频信号的差分包络谱进行故障诊断;利用该方法对断齿齿轮的振动信号进行分析,验证了方法的有效性。     

风力发电机在线状态监测仪的设计及应用

设计了基于TMS320 F2812芯片的DSP在线状态监测系统,此系统既可独立运行,又可与上位机配合工作,实现了数据采集、数据分析、故障预警、数据存储与上位机通信等功能.采集的数据经过滤波后,计算时域指标并将其与设定阈值比较,作为预警依据,之后对其进行FFT分析和Hilbert解调分析,分别得到信号的幅值谱和包络谱,以此来对风力发电机的状态进行监测.仿真分析和齿轮故障实验验证了DSP监测仪的有效性和可靠性.     

基于压电加速度传感器的天车监测系统设计

天车吊运系统不能实时监测大车、小车的运行速度和行车位置,为实现对天车的实时监测,将压电式加速度传感器应用到天车吊运系统中;介绍了加速度传感器的基本原理;阐述了振动信号采集系统的硬件组成,并利用图形化开发工具LabVIEW平台实现信号的高速采集;通过采集加速度传感器的输出电压,根据输出电压和灵敏度的关系,获得加速度的值,将加速度的值积分运算可进一步获得天车的速度和位移量;最终达到天车运行状态的实时监测,提高了天车运行系统的可靠性。