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基于ARM的船舶轴系振动监测系统研究与开发

作　者: 熊欢
导　师: 吴军
学　校: 华中科技大学
专　业: 轮机工程
关键词: 船舶轴系嵌入式系统振动监测
分类号: U664.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 6次
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内容摘要

船舶轴系是船舶动力装置的重要组成部分，它的正常运行与船舶航行的安全性密切相关。由于轴系受到主机和螺旋桨激振力的影响，轴系不可避免地会产生各种振动，若其振动过大将直接影响轴系的正常运行，甚至会导致故障的发生。因此，对船舶轴系进行振动监测具有十分重要的现实意义。随着电子技术的飞速发展，嵌入式技术得到了越来越广泛的应用，其中以高性能处理器ARM结合稳定开源的Linux系统的硬件软件方案是首选。因此，为了减小由于振动对船舶轴系造成的故障概率，保证船舶航行的安全，本文基于ARM和Linux的嵌入式系统，对船舶轴系振动进行监测研究。首先论述机械振动的基础理论，提出船舶轴系振动信号的测量原理。然后研究轴系振动信号的时频域分析方法，并实现了一种快速傅里叶变换的算法。定义了轴系振动测量的设计原则，分析了轴系振动测量的功能需求，在此基础上，提出了一种基于ARM和Linux的船舶轴系振动监测系统的方案设计。最后，分别从硬件和软件方面进行整个系统的开发。该船舶轴系振动监测系统以天嵌公司的TQ2440开发板为硬件平台，扩展外围信号隔直、滤波、放大电路，并利用ICP压电加速度传感器、A/D转换器实现振动信号的高速精确采集。通过搭建嵌入式开发的交叉编译环境，在ARM开发板上移植U-boot、系统内核Linux2.6.30.4、yaffs2文件系统和Linux A/D驱动程序开发完成整个嵌入式软件开发基础。在此基础上选用Qt/Embedded图形界面开发平台编写应用程序，将采集到振动信号的时域、频域图形显示在LCD上。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪言  8-13
  1.1 船舶轴系振动概述  8-9
  1.2 研究目的和意义  9
  1.3 国内外研究现状  9-12
  1.4 本文的主要内容和组织结构  12-13
2 船舶轴系振动信号测量与处理  13-24
  2.1 机械振动理论基础  13-14
  2.2 轴系振动信号测量原理  14-15
  2.3 轴系振动信号处理  15-18
  2.4 快速傅里叶变换算法及其实现  18-23
  2.5 本章小结  23-24
3 船舶轴系振动监测系统的总体设计  24-27
  3.1 系统的设计原则  24
  3.2 系统功能需求分析  24-25
  3.3 系统的总体结构  25-26
  3.4 本章小结  26-27
4 船舶轴系振动监测系统硬件设计  27-34
  4.1 信号采集与预处理模块  27-31
  4.2 信号处理模块  31-33
  4.3 本章小结  33-34
5 基于 Linux 的振动测试系统软件实现  34-54
  5.1 振动监测系统软件的功能模块及其开发流程  34-35
  5.2 建立嵌入式开发环境  35-38
  5.3 振动监测系统应用程序开发  38-47
  5.4 振动监测系统软件的移植  47-53
  5.5 本章小结  53-54
6 总结与展望  54-56
  6.1 论文总结  54-55
  6.2 工作展望  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-60
附录1 攻读硕士学位期间发表的学术论文  60-61
附录2 FFT 程序  61-70

基于ARM的船舶轴系振动监测系统研究与开发

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