基于MEMS传感器的自适应振动监测系统的设计

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本论文设计了一种基于MEMS传感器的自适应振动监测系统,本系统能够实时监测空间三个维度的振动数据,同时利用振动故障识别的原理分析监测结果,根据分析结果给出相应的输出控制。本设计主要使用在电力生产工业现场,依托汽轮机作为监测对象,实时监测汽轮机的机体振动状况。针对汽轮机工作的特殊性,需要实时全面地测得振动数据,选取三轴MEMS加速度传感的自适应采集原理,测得三个维度的宽频响范围内的振动信号。系统采集到振动数据以后,从振动幅值和振动频谱两个方面进行故障识别,一方面,利用振幅大小比较的方式来判断是否发生故障;另一方面,得到振动数据以后,利用FFT分析得到信号的频谱,通过观测频谱是否发生异常来判断是否发生故障。通过以上两个角度的识别故障,系统会对汽轮机的状态进行报警和输出控制。本系统已经通过硬件制板和软件编程得到了初步系统模型,在实验室中,利用了振动台模拟汽轮机机体的振动。系统能够在工作过程中实时地采集空间三个维度的振动加速度数据,通过自适应采集原理能够自适应地采集1.6KHz频率范围内的振动信号。另外,通过增加振动台的加速度幅值,当加速度幅值达到系统中设定的异常报警值时,系统对该异常进行了报警,证明了系统的可靠性和实时性。对于汽轮机振动过程中频谱异常情况,系统利用软件仿真手段,通过正常信号与异常信号的对比试验,验证了FFT分析的准确性以及有效性。因此,本系统可以用在汽轮机振动监测的工业现场,也可以用于其他类似振动的工作环境。
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