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船舶轴系振动测试系统设计与研究

龚杰  
【摘要】:随着现代社会人们对船舶振动,尤其是船舶轴系振动的日益关注,使得轴系振动的进一步研究变得尤为重要。尽管国内外不乏对轴系振动的理论研究,但由于轴系本身的复杂性和运行过程中环境的多变性,导致理论计算公式具有一定的近似性、经验性和局限性,无法准确反映轴系的实际振动情况。因此,设计开发一套高精度高可信度的轴系振动测试系统就显得必不可少了。基于此,本文结合现有测试方法、传感器技术、单片机开发技术以及信号分析处理技术,研制了一套基于传统非接触电测法的轴系振动测试系统。该测试系统具有精度高,可测转速范围广,性能稳定,结构简单等特点。 测试系统的硬件设计主要包括信号采集和前置处理模块设计、A/D转换电路设计、中央处理器CPU设计、内存和闪存设计、LCD液晶显示电路设计、内置电源设计以及USB接口和旋转鼠标设计这七个方面,主要用于实现振动测试信号的采集、前置处理、A/D转换、再处理、显示、存储以及数据导出等功能。其中,信号采集和前置处理模块的合理设计是提高整个测试系统精度和工作可靠性的基础和保障,其设计原则为:尽可能提高元件的抗干扰能力,使携带振动信息的电压信号尽量免受周围环境的影响。 测试系统的软件可分为下位机软件和上位机(PC)软件,前者通过UltraEdit文本编辑器对各模块芯片进行编程来实现参数设置、畸点处理以及时域波形显示等功能,而后者则采用C#编程语言来实现测试数据的平均处理、频域变换、时域和频域波形显示及频谱数据文本导出等功能。系统软件的设计原则为:界面的友好性强,数据处理速度快,频域变换精度高,便于软件维护和升级等。 测试系统开发过程中,利用自制标定器,对系统扭振模块的数据采集、传输及信号分析处理等功能进行了初步检验。测试系统完成后,又分别对某多机并车联合动力装置综合试验台架进行了扭转振动和横向振动试验,对比理论计算结果和ZDCL-Ⅳ型振动仪的测试结果可知,本测试系统基本实现了预期的目标。另外,通过分析扭转振动测试数据,对部分影响其测试精度的因素进行了研究,包括滚振和“齿盘”分度数,并在此基础上提出了有效的消除方法。


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