基于單片機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀的研究與開發(fā).pdf

1、在機(jī)械系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子作為其重要的組成部分，轉(zhuǎn)子的不平衡量所引起的振動(dòng)是導(dǎo)致設(shè)備振動(dòng)、噪聲及機(jī)構(gòu)破壞的主要原因，在有高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的機(jī)械中轉(zhuǎn)子不平衡量引起的振動(dòng)更為顯著。轉(zhuǎn)子不平衡引起的故障約占機(jī)械全部故障的60[％]以上。普遍應(yīng)用的動(dòng)平衡方法有在平衡機(jī)上進(jìn)行動(dòng)平衡及現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡兩類。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀以其便攜、價(jià)格低廉、方便操作等優(yōu)勢(shì)取得了廣泛的應(yīng)用。
　　 本文詳細(xì)描述了轉(zhuǎn)子中不平衡量的來源和表示方法、轉(zhuǎn)子平衡力學(xué)原理，并

2、對(duì)轉(zhuǎn)子的不平衡進(jìn)行分類。通過對(duì)已有動(dòng)平衡技術(shù)的研究，得出一套完整的動(dòng)平衡算法。研制一臺(tái)低成本、低功耗、便攜式、方便操作的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀。在充分考慮了本次研究的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀必須具有的多功能、高精度等技術(shù)上的要求外，同時(shí)具有外形美觀、低成本、低功耗、便攜、方便操作等市場(chǎng)上的要求，選擇MSP430F149單片機(jī)作為系統(tǒng)主控芯片，對(duì)系統(tǒng)所需振動(dòng)測(cè)量傳感器、基準(zhǔn)信號(hào)測(cè)量傳感器、鍵盤、液晶屏、電源芯片進(jìn)行選型，并對(duì)系統(tǒng)硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　

3、 本文對(duì)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡信號(hào)處理方法進(jìn)行研究，考慮到轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，單片機(jī)計(jì)算速度及存儲(chǔ)容量的限制，開發(fā)一種算法簡(jiǎn)單、占用存儲(chǔ)空間小等特點(diǎn)的窄帶通中心頻率自適應(yīng)數(shù)字濾波器對(duì)所采集到的信號(hào)序列進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀器中常用的開關(guān)電容濾波器和數(shù)字濾波器進(jìn)行了比較研究，得出最適合單片機(jī)開發(fā)的濾波器，即IIR型巴特沃茲(Butterworth)濾波器，對(duì)整個(gè)濾波器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)濾波器的相位進(jìn)行了補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了零相移濾波，用Matlab對(duì)整

4、個(gè)中心頻率自適應(yīng)窄帶通零相移數(shù)字濾波器進(jìn)行仿真研究。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡中的特點(diǎn)，提出了現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)方案，主要進(jìn)行了振動(dòng)信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換、振動(dòng)信號(hào)數(shù)字信號(hào)處理、轉(zhuǎn)速測(cè)量和單雙面動(dòng)平衡等方面的程序設(shè)計(jì)，完成對(duì)一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀的開發(fā)。
　　 最后對(duì)所開發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡系統(tǒng)算法進(jìn)行試驗(yàn)研究，分別對(duì)系統(tǒng)單面動(dòng)平衡模塊、雙面動(dòng)平衡模塊進(jìn)行試驗(yàn)。基于MSP430F149單片機(jī)開發(fā)板編寫系統(tǒng)的鍵盤中斷、液晶顯示、系統(tǒng)設(shè)置、信號(hào)采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換