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船用非接触式多功能数字测量仪的研发

作　者: 程子坤
导　师: 林金表；蔡振雄
学　校: 集美大学
专　业: 轮机工程
关键词: 船舶非接触式多功能数字测量仪
分类号: TP216.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 24次
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内容摘要

转速、扭矩、轴功率是船舶旋转设备的主要性能参数,也是船舶动力系统中的必测指标,非接触式数字测量仪可对船舶动力系统主要性能参数进行实时监测,及时发现船舶轴系运行状况,保障船舶的安全运行。针对目前传统接触式转速表的状况,本文提出利用红外反射技术实现非接触式转速测量的方法,以及通过检测船舶旋转设备扭矩,可以得出轴系轴功率,以实现多功能测量。本文通过对转速、扭矩测量原理的研究,分析了转速、扭矩的测量方法,设计了非接触式多功能数字测量系统,通过对比测试试验,实现了对船舶轴系转速、轴功率的测量。本文主要进行的工作如下:(1)研究了转速、扭矩测量原理和测量方法,根据非接触式测量的要求,通过各种测速传感器性能比较,最后确定红外光电传感器选型;分析各测量方法的优缺点,并进行了误差分析,确定了转速测量和扭矩检测方法。(2)在硬件方面设计了非接触式多功能数字测量系统的整体框架,对系统分模块进行了电路设计,设计了红外信号采集电路、信号处理电路、液晶显示电路、串口通讯及打印电路等,并给出了相应的电路设计原理图。(3)在软件方面设计了主程序、按键处理程序、液晶显示程序、转速测量程序及轴功率计算程序等。通过程序调用实现了信号采集、液晶显示、转速和轴功率计算等功能。(4)在船舶主机实验室条件下,对非接触式多功能数字测量仪进行了测试试验,通过测量数据对比,验证了本测量仪的测量精度。结果表明:本论文研发的多功能数字测量仪能实现多功能测量。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-15
  1.1 引言  10
  1.2 转速、扭矩测量国内外研究的现状  10-14
    1.2.1 转速测量国内外研究现状  10-12
    1.2.2 扭矩测量国内外研究现状  12-14
  1.3 本课题研究的主要内容  14-15
第2章船舶轴系转速、扭矩测量原理  15-25
  2.1 转速测量概述  15
  2.2 转速测量原理  15-19
    2.2.1 光电式转速传感器  16-17
    2.2.2 磁电式转速传感器  17-18
    2.2.3 红外转速传感器  18-19
  2.3 扭矩测量原理  19-24
    2.3.1 应变式扭矩传感器  20-22
    2.3.2 相位差式扭矩传感器  22-24
  2.4 轴功率的计算  24
  2.5 本章小结  24-25
第3章船舶轴系转速、扭矩测量方法  25-31
  3.1 转速测量方法  25-28
    3.1.1 测频法(M 法)  25-26
    3.1.2 测周法(T 法)  26-27
    3.1.3 测频测周法(M/T 法)  27-28
  3.2 扭矩测量方法  28-30
    3.2.1 传递法  28-29
    3.2.2 平衡力法  29
    3.2.3 能量转换法  29-30
  3.3 本章小结  30-31
第4章测量仪系统介绍及硬件设计  31-44
  4.1 测量仪总体介绍  31-32
  4.2 红外信号采集电路设计  32
  4.3 信号处理电路设计  32-36
    4.3.1 放大电路设计  32-35
    4.3.2 整形电路设计  35
    4.3.3 可编程定时/计数器8254  35-36
  4.4 单片机电路设计  36-38
  4.5 液晶显示模块  38-40
  4.6 数据通讯模块  40-41
  4.7 数据打印模块  41-42
  4.8 PCB 板的设计  42-43
  4.9 本章小结  43-44
第5章测量仪软件系统设计  44-52
  5.1 软件开发工具 Keil C51  44
  5.2 主程序设计  44-45
  5.3 按键处理程序设计  45-48
  5.4 显示程序设计  48
  5.5 转速测量子程序设计  48-50
  5.6 轴功率计算子程序设计  50-51
  5.7 本章小结  51-52
第6章测量仪的检验试验  52-58
  6.1 测量仪测速对比试验  52-54
  6.2 测量仪轴功率测试试验  54-57
  6.3 结果分析  57
  6.4 本章小结  57-58
第7章总结与展望  58-60
  7.1 总结  58
  7.2 展望  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-63
在学期间发表的学术论文  63

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