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随着工业社会的迅速发展，连接结构遍布生活各个角落。无论是汽车船舶、桥梁轨道还是大厦高楼，时常有因连接结构损坏而造成的事故发生。连接结构容易因腐蚀、撞击和老化而发生松动甚至断裂，最终造成重大损失，因此对关键的连接节点实施监测具有重要意义。
由于容易损坏的结构往往工作在振动的环境中，在这种情况下，本文提出了一种基于FPGA振动相位差检测的连接结构监测系统，通过检测连接结构两侧的振动相位差来衡量连接状态。系统包含信号采集、FPGA控制和处理、数据显示三个部分。其中信号采集部分包含振动传感器将振动信号转化为电信号、放大电路将电信号放大至易于采集的范围、采样电路在FPGA的控制下将模拟信号量化为数字信号；FPGA控制和处理部分包含数字滤波器对采样数据的谐波和高频杂波进行滤除、DFT模块对振动信号的基波频域进行计算、Cordic算法模块对频域复数的相位进行计算、UART模块通过串行的方式和上位机进行通信、AD采样模块控制采样电路采样、LCD控制模块控制液晶显示；数据显示部分包括LCD12864液晶和MATLAB上位机软件对系统数据进行显示。
其中DFT模块是对基于离散傅里叶变换的相位检测算法的改进，传统算法中主要有整周期采样和频率偏移两个问题，针对它们提出了改进后的自调整累积误差消除算法。同时针对于单独两路FIR低通滤波器资源消耗过大的问题提出了分时复用的滤波算法，在共用同一套加法器和乘法器的情况下实现了对两路振动信号的同时滤波。
最后搭建了测试平台，对系统的可行性和稳定性进行了验证。实验结果表明，相位差能够反映出实验装置的松紧程度，系统能够有效的对连接结构的状态进行监测。
由于容易损坏的结构往往工作在振动的环境中，在这种情况下，本文提出了一种基于FPGA振动相位差检测的连接结构监测系统，通过检测连接结构两侧的振动相位差来衡量连接状态。系统包含信号采集、FPGA控制和处理、数据显示三个部分。其中信号采集部分包含振动传感器将振动信号转化为电信号、放大电路将电信号放大至易于采集的范围、采样电路在FPGA的控制下将模拟信号量化为数字信号；FPGA控制和处理部分包含数字滤波器对采样数据的谐波和高频杂波进行滤除、DFT模块对振动信号的基波频域进行计算、Cordic算法模块对频域复数的相位进行计算、UART模块通过串行的方式和上位机进行通信、AD采样模块控制采样电路采样、LCD控制模块控制液晶显示；数据显示部分包括LCD12864液晶和MATLAB上位机软件对系统数据进行显示。
其中DFT模块是对基于离散傅里叶变换的相位检测算法的改进，传统算法中主要有整周期采样和频率偏移两个问题，针对它们提出了改进后的自调整累积误差消除算法。同时针对于单独两路FIR低通滤波器资源消耗过大的问题提出了分时复用的滤波算法，在共用同一套加法器和乘法器的情况下实现了对两路振动信号的同时滤波。
最后搭建了测试平台，对系统的可行性和稳定性进行了验证。实验结果表明，相位差能够反映出实验装置的松紧程度，系统能够有效的对连接结构的状态进行监测。