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列车运行设备安全评估的检测系统

作　者: 付月辉
导　师: 张和生
学　校: 北京交通大学
专　业: 电力电子及电力传动
关键词: 状态监测 数据采集卡 传感器 特征提取
分类号: U279.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 149次
引　用: 1次
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内容摘要


列车运行设备的安全评估在整个轨道交通系统的安全评估中占有非常重要的地位,研究列车运行设备的安全评估对于提高列车运行的安全性具有重要意义。为了实现列车运行设备安全评估的基本功能,在实验室成功搭建了一套检测系统,以异步电机检测为实验对象,对异步电机的运行参数进行在线监测。整个实验系统主要包括变频调速控制部分和检测部分,电机调速控制部分主电路采用交-直-交电压源型变压变频装置,控制电路以TMS320F2812为核心,实现对异步电机的变频调速控制。本文重点是检测部分的设计和实现。首先,综合考虑开发成本和系统性能,对检测系统硬件和软件进行了设计,硬件主要包括传感器、信号调理电路、数据采集卡;软件设计以Visual C++6.0为开发工具,软件系统能够实现数据采集、数据存储、数据实时显示、历史数据再现、特征提取等功能。其次,利用信号处理技术将PC机检测的海量实验数据进行特征提取,从大量实验数据中提取与被测量状态相关、代表被测量性质的特征数据,利用特征数据对被测量进行评估,同时只对特征数据进行保存,节省了存储空间。本实验系统以被检测三相电流、温度和转速为研究对象,提取三相电流的特征参数,如周期、有效值、峰峰值,温度和转速的变化率,采用平行坐标法对特征数据进行可视化,通过给定阈值,估计出电机的工作状态是正常稳定运行、安全运行还是危险运行,以免发生故障,损坏设备。最后,通过实验结果分析,验证了该检测系统在精度和实时性方面满足要求,能够实现对被测对象状态数据的采集、实时显示、保存及安全估计,能够从理论和方法上模拟实现列车运行设备实时安全状态监测的基本功能,达到了设计的目的和预期要求,为下一步进行分布式监控系统的研究提供参考。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 引言  10-16
  1.1 课题研究背景及意义  10-11
  1.2 相关领域国内外研究现状  11-13
    1.2.1 国内研究现状  11-12
    1.2.2 国外研究现状  12-13
  1.3 论文结构及主要研究工作  13-16
2 检测系统硬件设计  16-30
  2.1 检测系统硬件总体设计  16-17
  2.2 传感器的选择  17-23
    2.2.1 选用传感器的一般原则  17-18
    2.2.2 霍尔电流传感器  18-20
    2.2.3 转速传感器  20-21
    2.2.4 温度传感器  21-23
  2.3 信号调理电路设计  23-27
    2.3.1 信号调理电路的一般组成  23
    2.3.2 本系统信号调理电路设计  23-27
  2.4 数据采集卡  27-29
    2.4.1 数据采集卡功能结构  27-28
    2.4.2 数据采集卡性能特点  28-29
  2.5 电源模块  29-30
3 检测系统软件设计  30-46
  3.1 软件设计的关键技术应用与实现  30-35
    3.1.1 动态链接库技术  30-32
    3.1.2 双缓冲绘图技术  32-33
    3.1.3 多媒体定时技术  33-34
    3.1.4 多线程技术  34-35
  3.2 软件的总体设计  35-41
    3.2.1 软件系统功能设计  35-37
    3.2.2 系统初始化  37-40
    3.2.3 系统界面设计  40-41
  3.3 数据的采集与显示  41-46
    3.3.1 数据的采集  41-44
    3.3.2 数据的显示  44-46
4 数据的数值分析  46-60
  4.1 实验数据的数值分析  46-54
    4.1.1 曲线拟合  46-49
    4.1.2 插值法  49-54
  4.2 特征提取算法实现  54-60
    4.2.1 周期的提取  55
    4.2.2 有效值的提取  55-58
    4.2.3 峰值的提取  58-60
5 实验结果及分析  60-81
  5.1 定时器定时精度的验证  60-61
  5.2 实验数据的可视化显示  61-63
  5.3 实验结果分析  63-78
    5.3.1 实验数据的分析  63-75
    5.3.2 特征提取算法的结果分析  75-78
  5.4 特征数据的可视化显示  78-79
  5.5 测量精度误差分析  79-81
6 结论  81-83
  6.1 结论  81-82
  6.2 展望  82-83
参考文献  83-85
附录 A  85-87
附录 B  87-88
作者简历  88-90
学位论文数据集  90

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 车辆工程 > 车辆运用、保养与检修 > 车辆检修、检修设备与列检自动化
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