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空化信号采集系统硬件平台的设计与实现

佟进  
【摘要】: 水轮机中的空化问题和其它水力机械中的空化问题一样,会带来一些人们不希望得到的结果。水轮机是水力发电站工作的核心部件,在运行过程中难以避免产生空化,而空化所产生的后果则威胁着水轮机的安全运行。人们采用了间接法(例如压力分布测量法、能量法、空化噪声监测法等)和直接法(例如目测和摄影法)对空化现象进行监测分析,但效果并不理想,目前尚未找到一种检测空化的行之有效的方法。 本文针对空化信号采集的工作原理及方式,设计开发一套水轮机空化在线监测系统数据采集卡。以往的监测设备大多是单通道、低采样率的采集装置,不利于空化监测。不同类型的水轮机以及运行条件,最大空化声辐射频率范围不同;音频段以上的信号成分对于空化监测来讲才是理想的。因此改变采样频率,选择信号分析的合适频段对空化监测是十分重要的。此外,多点监测可以估计空化空间分布,减小背景噪声的影响。多通道、高采样率意味着大数据量,为保证空化信号能够实时处理和传输,应采用高性能数字信号处理器。针对以上问题,本文设计的采集卡采用多通道以及基于网络传输的方式,为多点测量、高速采集传输空化噪声信号提供了良好的实验工具平台。 主要进行了硬件电路的设计和调试工作。在设计中采用TI公司的TMS320C6000系列DSP(TMS320DM642)进行数据采集控制及网络传输。使用现场可编程门阵列器件实现了时序逻辑功能。直接频率合成技术的使用实现了采样率的任意分频变换。通过调试,系统最终达到了设计要求,满足空化信号采集实验研究的需要。


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