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基于单片机的现场动平衡仪的研究与开发

更新时间：2020-02-10 19:52:10 大小：3M 上传用户：IC老兵查看TA发布的资源 标签：单片机动平衡仪数字信号处理动平衡测试系统 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

在机械系统中，转子作为其重要的组成部分，转子的不平衡量所引起的振动是导致设备振动、噪声及机构破坏的主要原因，在有高速旋转转子的机械中转子不平衡量引起的振动更为显著。转子不平衡引起的故障约占机械全部故障的60[％]以上。普遍应用的动平衡方法有在平衡机上进行动平衡及现场动平衡两类。随着科技的发展，现场动平衡仪以其便携、价格低廉、方便操作等优势取得了广泛的应用。

本文详细描述了转子中不平衡量的来源和表示方法、转子平衡力学原理，并对转子的不平衡进行分类。通过对已有动平衡技术的研究，得出一套完整的动平衡算法。研制一台低成本、低功耗、便携式、方便操作的现场动平衡仪。在充分考虑了本次研究的现场动平衡仪必须具有的多功能、高精度等技术上的要求外，同时具有外形美观、低成本、低功耗、便携、方便操作等市场上的要求，选择MSP430F149单片机作为系统主控芯片，对系统所需振动测量传感器、基准信号测量传感器、键盘、液晶屏、电源芯片进行选型，并对系统硬件电路进行设计。

本文对现场动平衡信号处理方法进行研究，考虑到转子的转速不稳定，单片机计算速度及存储容量的限制，开发一种算法简单、占用存储空间小等特点的窄带通中心频率自适应数字滤波器对所采集到的信号序列进行数字信号处理。对现场动平衡仪器中常用的开关电容滤波器和数字滤波器进行了比较研究，得出最适合单片机开发的滤波器，即IIR型巴特沃兹(Butterworth)滤波器，对整个滤波器进行了设计，并对滤波器的相位进行了补偿，实现了零相移滤波，用Matlab对整个中心频率自适应窄带通零相移数字滤波器进行仿真研究。针对现场动平衡中的特点，提出了现场动平衡系统软件的设计方案，主要进行了振动信号A/D转换、振动信号数字信号处理、转速测量和单双面动平衡等方面的程序设计，完成对一台现场动平衡仪的开发。

最后对所开发的现场动平衡系统算法进行试验研究，分别对系统单面动平衡模块、双面动平衡模块进行试验。基于MSP430F149单片机开发板编写系统的键盘中断、液晶显示、系统设置、信号采样及模数转换等程序，确保软件系统满足整个动平衡测试系统的性能要求。