便攜式聲學(xué)分析儀的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、便攜式聲學(xué)分析儀在工業(yè)實(shí)踐中有廣泛應(yīng)用。隨著工業(yè)化程度越來越高，工業(yè)設(shè)備朝大型化、復(fù)雜程度高的方向發(fā)展，對故障監(jiān)測設(shè)備的需求越來越大。針對工業(yè)現(xiàn)場對便攜式故障監(jiān)測儀器的實(shí)際需要，利用嵌入式技術(shù)，研究和開發(fā)了一套通用性較高的便攜式聲學(xué)分析儀，對設(shè)備運(yùn)行發(fā)出的聲音信號進(jìn)行分析和處理，以便檢測各種不易直接接觸測量振動信號的設(shè)備。便攜式聲學(xué)分析儀作為現(xiàn)場故障監(jiān)測的一部分，可以與大型故障診斷系統(tǒng)配合使用。本研究主要內(nèi)容包括：
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2、里葉變換算法(FFT)為理論基礎(chǔ)對聲音信號進(jìn)行處理，利用嵌入式FPGA與ARM雙核技術(shù)的運(yùn)行速度快、體積和功耗小的特點(diǎn)，結(jié)合EDA工具硬件設(shè)計和仿真的優(yōu)勢，設(shè)計具有聲級計和頻譜分析功能的便攜式聲學(xué)分析儀。
　　⑵在分析系統(tǒng)的設(shè)計原則和功能需求的基礎(chǔ)上，設(shè)計系統(tǒng)的硬件架構(gòu)。傳感器選擇性能優(yōu)良，無需為電容極板額外供電的駐極體電容傳聲器。放大電路設(shè)計為兩種增益，既適用于聲壓級計算，也適用于頻譜分析。選擇帶有抗混疊濾波功能的A/D芯片設(shè)計

3、16位精度的A/D轉(zhuǎn)換電路，以避免信號采樣過程中高頻信號引起的混疊現(xiàn)象。設(shè)計多種電壓供電電源，使系統(tǒng)中每個芯片處在穩(wěn)定的額定電壓工作狀態(tài)。預(yù)設(shè)5種外圍接口電路，包括JTAG下載接口電路、AS下載接口電路、USB接口電路、SD卡插槽和RS232接口電路，為系統(tǒng)調(diào)試、升級、維護(hù)、數(shù)據(jù)存儲以及功能擴(kuò)展等提供多種接口。
　?、腔贓DA技術(shù)和頻譜分析理論方法的基礎(chǔ)上，對硬件進(jìn)行選型，用硬件描述語言設(shè)計電路。在FPGA中實(shí)現(xiàn)對A/D轉(zhuǎn)換頻率

4、的控制，由于A/D轉(zhuǎn)換頻率較低而其它運(yùn)算模塊需要較高的頻率對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，針對所使用的時鐘頻率不同，用PLL為系統(tǒng)提供豐富的時鐘頻率信號，針對A/D轉(zhuǎn)換與其它運(yùn)算模塊處理數(shù)據(jù)速度不一致，用FIFO實(shí)現(xiàn)輸入輸出數(shù)據(jù)的緩存。
　?、壤肍PGA提供的豐富的IP核資源，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)聲級計功能，用DSP Builder輔助設(shè)計查找表，對FFT進(jìn)行加窗處理。調(diào)用FFT兆核函數(shù)，編寫代碼實(shí)現(xiàn)快速傅里葉變換的功能，結(jié)合Modelsim和Matla