基于振动信号分析的工况监测系统研制

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1、硕士学位论文基于振动信号分析的工况监测系统研制DEVELOPMENTOFOPERATIONMONITORINGSYSTEMBASEDONVIBRATIONANALYSIS牛广行哈尔滨工业大学2016年7月国内图书分类号：TP393学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工学硕士学位论文基于振动信号分析的工况监测系统研制硕士研究生：牛广行导师：刘大同副教授申请学位：工学硕士学科：仪器科学与技术所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2016年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedInde

2、x：TP393U.D.C:681.5DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDEVELOPMENTOFOPERATIONMONITORINGSYSTEMBASEDONVIBRATIONANALYSISCandidate:NiuGuangxingSupervisor:AssociateProf.LiuDatongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:InstrumentScienceandTechno

3、logyAffiliation:SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefense:July,2016Degree-Conferring-HarbinInstituteofTechnologyInstitution:摘要摘要随着装备向复杂化、智能化、信息化的方向发展，其运行工况更加复杂多变，不同工况模式对装备状态的影响存在差异，尤其全寿命周期内的运输振动和冲击，对装备的性能和健康状态具有直接影响。装备运行过程中的历史运行工况信息可为未来构建装备的故障与健康

4、管理（PrognosticsandHealthManagement,PHM）体系提供数据与信息储备。因此，本课题开展了基于振动信号分析的工况监测系统研制，以满足对装备运行过程中的不同工况模式的监测需求。首先，通过分析目标装备在不同运行工况模式下的运行状态影响因素和不同运行工况模式的特点，选择影响装备健康状态的主要参数和能够反映其不同工况模式的参数进行监测，实现对目标装备运行过程中的振动、环境温湿度、磁场信息进行监测记录。其次，研制基于振动信号分析的工况监测硬件模块，硬件设计四种传感器采集及调理电路，包括压电式电压输

5、出传感器、电容式加速度计、温湿度传感器、磁阻传感器，实现对状态参数传感器数据的采集、存储、处理和装备运行工况的识别，具备识别上电状态感知、运行环境温湿度监测记录和振动信号采集功能。再次，研究基于振动信号分析的工况识别方法，识别方法框架由信号预处理、特征提取、特征识别构成，信号预处理完成对振动信号进行去噪处理，特征提取主要通过对振动信号进行时域和频域分析以选择出最佳的特征值，利用不同的特征识别方法实现对目标装备运行工况类型的识别。最后，搭建工况识别模块的测试环境，完成系统调试和相关工况识别方法的验证及分析，对装备工况

6、监测模块的功能验证和应用评估。实际测试表明，所研制的基于振动信号分析的工况监测模块可实现对目标装备运行过程中基本运行工况模式进行识别，并能够对装备不同工况状态参数进行监测记录，工况监测结果可为构建装备的健康管理体系提供一定的信息储备。关键词：状态监测；运行工况；振动信号分析；传感器-I-AbstractAbstractAstheequipmentisbecomingmoreandmorecomplex,intelligent,information-oriented,theoperationconditionoft

7、heequipmentvariesgreatly.Thiswillleadtoadifferentrateoffailure,andtheworkingconditionwillbeaffectedseriously.Theinformationofhistoryoperationconditionoftheequipmentcanprovideinformationsupportforequipmentprognosticsandhealthmanagementinthefuture.Therefore,this

8、workdevelopedoperationmonitoringsystembasedonvibrationanalysis,therequirementsofmonitoringoperationconditionoftheequipmentcanbesatisfiedbythesystem.Firstly,thehealthfactorsandthech