基于SOPC的扭振信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)研究
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目前按照對(duì)扭振信號(hào)的提取方式，扭振測(cè)量可以分為模擬式、數(shù)字式和軟件式。數(shù)字式扭振監(jiān)測(cè)應(yīng)用較為廣泛。這一類儀器測(cè)量精度較高，信號(hào)采集主要用單片機(jī)或單片機(jī)及CPLD。單片機(jī)采集信號(hào)速度低且系統(tǒng)實(shí)時(shí)性較差；用單片機(jī)結(jié)合CPLD實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)可擴(kuò)展性不好，一旦硬件做成很難改動(dòng)，另外可編程器件與單片機(jī)接口的速率匹配也是一個(gè)瓶頸問題。
SOPC(System On Programmble Chip)是Altera公司提出的片上可編程系統(tǒng)解決方案。它將CPU、存儲(chǔ)器、I／0接口、DSP模塊、低電壓差分信號(hào)(LVDS)技術(shù)、時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)(CDR)以及鎖相環(huán)(PLL)等系統(tǒng)設(shè)計(jì)所必需的模塊集成到一片F(xiàn)PGA上，構(gòu)成一個(gè)可編程的片上系統(tǒng)，使所設(shè)計(jì)的電路在其規(guī)模、可靠性、體積、功耗、上市周期、開發(fā)成本、產(chǎn)品維護(hù)及硬件升級(jí)等多方面實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。用SOPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)扭振信號(hào)監(jiān)測(cè)，在測(cè)量精度、數(shù)據(jù)傳輸及計(jì)算、系統(tǒng)擴(kuò)展等方面都有很大優(yōu)勢(shì)。
1 扭振監(jiān)測(cè)原理及方法
軸系在旋轉(zhuǎn)時(shí)若沒有扭振，則軸的各瞬時(shí)速度都等于其平均速度，軸上的齒輪盤也是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且傳感器輸出的每齒一個(gè)脈沖信號(hào)的重復(fù)周期是相同的。當(dāng)軸系發(fā)生扭振時(shí)，相當(dāng)于在軸系平均速度上疊加了一個(gè)扭振的波動(dòng)，于是傳感器輸出的脈沖序列就不再是均勻間隔了，而是一個(gè)載波頻率被扭振信號(hào)調(diào)制的調(diào)頻信號(hào)。這個(gè)調(diào)頻信號(hào)可以用脈沖記數(shù)法進(jìn)行解調(diào)。設(shè)軸系旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為tc，則平均速度為
齒輪的齒數(shù)為N，再測(cè)出轉(zhuǎn)n個(gè)齒的時(shí)間為tn，tn在時(shí)間內(nèi)軸系的扭角為
因此只要測(cè)出tn和tc就可算出相應(yīng)各￡。的扭角θn。
信號(hào)的拾取可采用光電編碼器。光電編碼器由光柵盤和光電檢測(cè)裝置組成，光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。將光電編碼器的光柵碼盤安裝在轉(zhuǎn)軸上，且與轉(zhuǎn)軸同心，當(dāng)軸系轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)光柵盤與軸同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置輸出若干脈沖信號(hào)，對(duì)脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)，并通過計(jì)算就可得出θn。
2 扭振信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
2．1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及板級(jí)硬件設(shè)計(jì)
扭振信號(hào)測(cè)監(jiān)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，如圖1所示。
評(píng)論