高精度机械振动频率测量仪研究

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1、分类号：密级：论文编号：学号：50120804102重庆理工大学硕士学位论文高精度机械振动频率测量仪研究研究生:何涛指导教师：张兴红教授学位类型：学术学位学科专业：精密仪器及机械研究方向：精密机械及仪器设计培养单位：电子信息与自动化学院论文完成时间：2015年03月25日论文答辩日期：2015年05月28日CategoryNumber：LevelofSecrecy：SerialNumber：StudentNumber：50120804102Master'sDissertationofChongqingUniversityofTechnologyResearchonHighPreciseMec

2、hanicalVibrationCymometerPostgraduate:HeTaoSupervisor：Prof.ZhangXing-hongDegreeCategory:AcademicDegreeSpecialty:PrecisionInstrumentandMachineryResearchDirection:PrecisionMachineAndInstrumentsDesignTrainingUnit:SchoolofElectronicInformationandAutomationThesisDeadline:March25,2015OralDefenseDate:May2

3、8,2015重庆理工大学学位论文原创性声明本人舰声自：所較的学位i蚊縣人在导麵齡下，独立进彳f職腕得的成果。除文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果、作品。对本文的研究做出重要贡献的集体和个人，均己在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律后果。作者签名：七3_日期:>丨厂年4月#日学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存

4、和汇编本学位论文。本学位论文属于（请在以下相应方框内打“V”)：1•保密口，在_年解密后适用本授权书。2.不保密口。作者签名：命濟日期：知厂年/月f日日期：厂年K月穴日摘要为避免非预期设计振动造成的损失，机械设备的振动监测显得愈来愈重要，振动频率也是设备故障诊断中最重要的检测对象之一。但是很多机械设备在正常工作时，机械振动幅度较低，直接利用常规传感器进行检测时，产生信号质量不好导致检测结果不理想。为了方便、快捷、精确地对设备的振动频率进行检测，本课题根据能量守恒定律，设计了一种特殊的振动测量传感器，该传感器在把机械参量转换为电信号之前对机械振动的振幅进行机械放大，然后再转换为能被处理电路识别

5、的电信号，最后计算出最终的频率值。本文对振动测量传感器的机械放大原理进行了理论研究，找到了振幅放大倍数与放大装置几何参数、被测量振动频率的数学关系，并采用控制变量法的思想对其进行了深入的研究。在硬件电路方面，设计了电容电压转换电路把电容值的变化转化为电压信号的变化。为了实现高速数据采样，设计了以FPGA为核心的高速硬件采集电路，采集电路选择最高采样频率可达40M的模数转换器对模拟信号进行采样，并把转换后的数据实时存储在FPGA内部的缓存RAM中。在软件设计方面，设计了FPGA内部的采样控制模块、锁相环、存储器并对其做出时序仿真，给出了采样控制电路的时序仿真图。为了对振动时间进行纳秒级精度的测

6、量，采用特殊的软件插补细分算法对信号过零点的时间进行精确计算，计算的理论时间分辨率达到0.244ns，为开发高精度频率测量仪打下了坚实的基础。关键字：振动测量传感器；C/V转换；细分插补算法；精密测量；振动时间IAbstractInordertoavoidunintendedlosscausedbyvibration,thevibrationmonitoringofequipmentareincreasinglyimportantandthefrequencyofvibrationisthemostimportanttestobjectinthefaultdiagnosis.However,

7、theamplitudeofmechanicalvibrationistoolowwhenmanymechanicaldevicesinnormaloperationandthetestresultsisnotidealifweusetheconventionalsensor.Accordingtotheenergyconservationlawinthisissue,aspecialvibrationmea