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基于SOPC的扭振信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)研究

作者: 時(shí)間:2009-04-07 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
扭振(即扭轉(zhuǎn)振動(dòng))廣泛存在于各種回轉(zhuǎn)軸系中,如內(nèi)燃機(jī)曲軸、發(fā)電機(jī)、齒輪傳動(dòng)鏈等。就內(nèi)燃機(jī)軸系而言,嚴(yán)重的扭振會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力裝置的部件斷裂,造成不可估計(jì)的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。因此對(duì)扭振的動(dòng)態(tài)和監(jiān)控一直為人們所重視。
目前按照對(duì)扭振的提取方式,扭振可以分為模擬式、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。這一類儀器精度較高,采集主要用單片機(jī)或單片機(jī)及CPLD。單片機(jī)采集速度低且實(shí)時(shí)性較差;用單片機(jī)結(jié)合CPLD,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。
(System On Programmble Chip)是Altera公司提出的片上可編程解決方案。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)等多方面最優(yōu)化。用技術(shù)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

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/152553.htm


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。


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