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面向设备监测的嵌入式数采分析系统软硬件设计与实现

作　者: 孙华敏
导　师: 沈海阔
学　校: 北京交通大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 设备监测与故障诊断嵌入式系统数据采集信号分析嵌入式Linux Qt/Embedded
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

摘要：随着现代化工业的飞速发展,现代机械设备在生产中占据越来越重要的地位,对机械设备进行状态监测与故障诊断在保障设备安全运行方面具有重要的研究意义和经济价值。作为状态监测与故障诊断技术的前端设备—数采分析系统,其重要性也不容忽视。本文在研究国内外现有数采分析系统发展现状的基础上,提出一种基于嵌入式技术、面向设备监测的数采分析系统,并对提出的系统进行了研究与设计,主要工作如下：一、在分析数控机床振动特点的基础上提出嵌入式数采分析系统的功能需求,并根据需求确定系统总体构架；二、阐述了所研究嵌入式数采分析系统的软硬件结构。软硬件部分均采用模块化设计思想,硬件部分以核心控制模块、数据采集模块以及数据通信模块三大部分作为主要子模块,而软件部分则包括采集显示模块、数据管理模块、信号分析模块以及系统设置模块四部分。三、通过研究分析常用现代信号处理方法与故障诊断方法,在所研究系统中利用计算机语言实现采集信号的多种预处理分析算法与振动信号时频域分析算法。并设计实验对所实现的算法进行验证。本文设计开发的面向设备监测的嵌入式数采分析系统具有携带方便、数据采集准确、分析功能丰富、人机界面友好、通用性强等优点,能够满足企业对设备进行定期巡回状态监测和故障诊断的需求,真正发挥巡检的优势。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-25
  1.1 序言  11
  1.2 研究背景与意义  11-13
  1.3 国内外相关技术研究现状  13-22
    1.3.1 设备状态监测与故障诊断技术研究现状与发展  13-14
    1.3.2 嵌入式系统应用现状  14-19
    1.3.3 嵌入式GUI概述  19-21
    1.3.4 测试仪器的研究现状与发展  21-22
  1.4 研究的内容及成果  22-23
    1.4.1 研究内容  22-23
    1.4.2 研究成果  23
  1.5 本文的基本框架结构  23-25
2 嵌入式数采分析系统总体结构  25-33
  2.1 数控机床振动特点分析  25-26
  2.2 嵌入式数采分析系统需求分析  26-27
  2.3 嵌入式数采分析系统总体设计  27-33
    2.3.1 系统总体设计流程  28
    2.3.2 系统硬件总体构架设计  28-30
    2.3.3 系统软件总体构架设计  30-33
3 系统硬件结构设计  33-49
  3.1 主控制器模块  33-36
    3.1.1 主处理器S3C2440概述  33-35
    3.1.2 主控制器外围电路设计  35-36
  3.2 信号采集模块  36-44
    3.2.1 EPM240T100C5N概述  37
    3.2.2 放大电路设计  37-39
    3.2.3 滤波电路设计  39-41
    3.2.4 AD转换  41-42
    3.2.5 数据缓存  42-44
  3.3 数据通信模块  44-46
    3.3.1 以太网接口  45-46
    3.3.2 RS232接口  46
  3.4 系统硬件实物图  46-49
4 系统软件设计  49-81
  4.1 软件功能概述  49-50
  4.2 嵌入式开发环境的搭建  50-51
  4.3 数据采集模块设计  51-55
    4.3.1 数据采集程序设计  51-54
    4.3.2 采集显示中的双缓冲技术  54-55
  4.4 信号分析模块设计  55-70
    4.4.1 时域分析  56-62
    4.4.2 频域分析  62-70
  4.5 数据管理模块设计  70-79
    4.5.1 数据通信功能设计  70-78
    4.5.2 数据删除功能设计  78-79
  4.6 用户主界面设计  79-81
5 系统功能验证  81-89
  5.1 应用程序的移植  81-84
  5.2 功能验证  84-89
6 总结与展望  89-91
  6.1 论文总结  89
  6.2 工作展望  89-91
参考文献  91-95
作者简历  95-99
学位论文数据集  99

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