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关键词： 振动信号分析   双核处理器   小波包分解   虚拟仪器技术   系统设计  

摘要： 为了确保大型旋转机械设备能够高效、安全可靠地运行，从信号分析和系统研制的角度出发，通过有效地分析设备振动信号来评估其健康状况，实现对设备的故障诊断具有重要的现实意义。但随着如今旋转机械设备运行日趋高速化、复杂化，对于目前大部分基于单核处理器实现的振动信号检测与分析系统来说，无论在采样速度，数据处理还是实时控制方面都显得力不从心，这就使得多核的设计成为研究的热点。\n 本课题通过对国内外相关文献资料和已经成品化的故障监测分析系统的总结分析后，设计了一套基于ARM+DSP双核处理器的振动信号分析系统，并详细阐述了其设计过程。具体的研究工作如下:\n 1.从理论上阐述了传统傅立叶分析方法，小波分解方法，小波包分解重构方法和包络谱分析等信号分析手段，分别研究了它们在旋转机械设备故障信号分析中的优缺点。\n 2.对振动信号分析系统的设计需求进行了详细的分析，在此基础上通过多方面的反复比较、论证，提出了使用ARM和DSP双核处理器的工作模式，并给出了系统整体设计方案以及具体实现的技术细节，以确保系统在技术上具有可行性。\n 3.以系统整体设计为基础，设计并实现了下位机系统的硬件平台，对平台涉及到的各模块硬件电路、接口的进行了相关设计说明，通过对嵌入式操作系统内核定制、文件系统构建等工作，完成了对系统软件开发、运行环境的搭建。\n 4.提出系统软件总体设计思想，完成相关程序编写与调试，并运用虚拟仪器技术开发配套上位机检测分析系统，实现了上位机对下位机所采集的数据进行分析、处理的功能。\n 5.在文章的最后，通过对所设计系统进行的功能测试，证明该系统能够有效的进行振动信号采集、数据处理及分析结果显示等任务，能够满足既定的设计需求。

关键词： 虚拟仪器技术   电工电子   中职   实训   教学体系   学生   操作  

摘要： 为了让学生离开学校之后能够尽快适应企业相关需求,对其进行电工电子的实践操作教育十分必要。特别是在中职教学体系中,电工电子一直占据着重要的比例,为了提高学生的实践操作能力,虚拟仪器技术的引入成为必然的趋势。

关键词： 虚拟仪器   实验室建设   实验教学  

摘要： 本文介绍了虚拟仪器技术的概念,分析了在实验室建设中应用此技术的优点,探讨了将虚拟仪器技术与仿真技术、网络技术相结合进行实验教学的具体应用。

关键词： 谷物条播机   性能参数   虚拟仪器技术   在线测试   数据采集   数据处理  

摘要： 谷物条播机作为播种作业中普遍使用的农业机械设备,其播种质量的好坏直接影响作物产量的高低。但是对于谷物条播机田间作业质量和工作性能的监测及工作质量的评价,仍基本沿用传统农机测试的方法和手段,测试系统组建困难、测试效率低、测量的准确性差,难以及时准确地对播种机的性能做出评价。为此,我们对谷物条播机田间性能测试系统进行研究。 (1)针对悬挂式谷物条播机的挂接要求,采用机械设计、传感技术等,设计一种适用于中小型悬挂式谷物条播机等农田作业机组牵引力测试的三点悬挂通用测力装置及配套的应变测量标定及传感系统。 (2)采用机电结合技术,设计了一种实时监测播种机播种深度的播深传感器。实时根据采集数据信息分析判断播种机田间作业时播深精度和稳定性。 (3)选择符合实际工作环境要求的转速传感器、力矩传感器和计数传感器,对条播机的前进速度、滑移率进行在线监测,完成对条播机排种轴阻力矩、排种性能等基础参数的信号采集和测量系统设计。 (4)以LabVIEW虚拟仪器系统为平台,根据谷物条播机质量评价指标体系的要求,对采集到的各基础参数进行计算,形成直观的指标测试结果,同时完成了可视化系统软件及操作界面的设计。 谷物条播机田间性能测试系统的设计,对评价和监控谷物条播机的工作质量和效率,促进产品更新换代,缩短生产试验和考核周期,提高播种机作业的机械化技术水平具有重要意义,也为农机理论研究和产品设计提供了重要的科学参考。

关键词： 虚拟仪器   应用优势   学习兴趣  

摘要： 主要分析了虚拟仪器技术在实验教学中的应用优势,并探讨了虚拟仪器技术在实验室中的应用。在实验室教学中引入虚拟仪器技术不仅能够激发学生的学习兴趣,节约教学成本,还能够提高教学质量和教师科研能力。

关键词： FBG   滤波算法   拟合算法   神经网络   解调系统  

摘要： 光纤传感技术是伴随光纤通信技术发展而迅速发展起来的，在电力、桥梁、医疗、矿井等诸多领域都得到了广泛应用。现有的FBG解调产品由于价格昂贵、体积大，很难广泛应用，因此FBG传感器实用化的关键是降低成本，开发微型化、模块化、适合工程实际应用的传感解调系统。本课题选择光纤布拉格光栅（FBG）的波长解调技术进行研究，对解调系统的实用化研究有重要学术价值和实际意义。 本文首先对FBG传感技术的基本原理、特点及发展前景进行阐述，对匹配FBG可调滤波法、可调谐光纤F-P滤波器法等四种解调方法的原理和构成进行介绍，并对其性能进行比较和分析。本文的解调系统就是在可调谐F-P滤波器法的基础上进行研究的，主要内容有：系统的阐述了FBG反射谱信号的特征以及传输和采集过程中的噪声模型；基于虚拟仪器开发平台LabVIEW和MATLAB编程工具，设计实现了含噪FBG反射谱信号；根据FBG反射谱信号的处理流程（采集-滤波-拟合-定位），完成了流程中各个步骤的设计与实现；针对滤波部分，分别对滑动平均滤波、小波滤波、零相位滤波、优化后的零相位滤波、Savitzky-Golay平滑滤波等九种滤波算法进行了仿真和比较；针对拟合部分，对功率加权平均法、高斯拟合、反卷积法等五种传统拟合算法进行了仿真和比较。 为了探索更精确的检测FBG反射谱中心波长的方法，结合国内外相关资料的分析，基于神经网络理论，对BP、RBF以及小波三种不同的神经网络结构进行设计和调试，用来对采集的光谱数据进行拟合，通过对比网络训练时间以及拟合的结果，对不同网络结构的优劣性进行了分析比较，结果表明神经网络拟合处理FBG反射谱信号更具优势。 最后，完成了基于虚拟仪器技术的FBG波长解调系统的设计与调试。通过仿真实验可得该解调系统能够正常稳定的运行，能够正常处理及存储采集到的光谱数据。验证了本文提出的基于虚拟仪器技术的FBG波长解调系统设计是可行的。

关键词： 变压器   励磁涌流   Otsu算法   虚拟仪器   半物理仿真  

摘要： 变压器作为电力系统中至关重要的电能传输环节,其正常运行与否关系到整个电力系统的安全,与此同时由于大型电力变压器本身的造价昂贵,如果发生故障,造成的经济损失及灾难后果均难以估量。励磁涌流作为变压器主保护中的关键问题,其识别准确与否关系到差动保护的正确动作率以及电力系统的供电质量。为此国内外众多学者及工程技术人员进行了广泛探索,提出了多种识别方法,各有优劣,在电压等级和变压器容量均大幅度提高的当下,均无法完全满足继电保护的需求,因此,寻找一种新型的励磁涌流识别方法依然有着迫切性的现实意义。 本文在研究和分析了变压器励磁涌流及内部故障电流产生机理的基础上,于LabVIEW软件中对二者进行数学仿真,运用波形的分布系数直方图分析二者差异,引入数字图像阈值分割中的最大类间方差法即Otsu法来计算最佳阈值,由于不同的峰谷特性,二者的最佳阈值不同。提出基于Otsu算法的励磁涌流识别方法,并进行数学仿真验证,在简化铁心磁化曲线条件下,正确识别。利用虚拟仪器软硬件的数据采集功能,设计并制作了调理电路,将数学仿真与物理仿真相结合,综合二者优势,在仿真平台中实现硬件在回路的半物理仿真。利用此平台将实际变压器励磁涌流送入程序进行实验,经大量空载合闸实验结果表明,本方法具有识别的准确性及可靠性。

关键词： 动平衡   液力变矩器   虚拟仪器技术   人机操作界面PC软件  

摘要： 在社会竞争日益激烈的今天，企业对产品的开发也提出了新的要求汽车的发动机是汽车的核心部分，液力变矩器是一种广泛运用到自动挡汽车上面的机械装置，主要起到两方面的作用，其一是传递转速和扭矩的作用，其二是使发动机和自动变速箱之间的连接成为非刚性连接，以方便自动变速箱的自动换挡实现工业上生产液力变矩器必须使用到动平衡机如果质心和形心存在偏心距，会产生振动 动平衡机是一种对转动零件或者转动机械进行平衡校核的关键机械设备本文主要是针对从美国动平衡机技术公司引进的一台液力变矩器动平衡机的再开发进行研究，作者设计开发了基于LabWindows/CVI下的人机界面，具有较大实践意义作者完成的主要工作包含： 结合液力变矩器在动平衡机运行工况，将虚拟仪器技术运用到在动平衡机设计了软件的主流程图以及PC软件同下位机的通信流程，PC软件同测控箱的通信流程，编写了通信程序，对PC软件系统各个功能模块进行说明，展示结果 在全文的最后，提出了智能化的发展方向，提出了故障排除的改进方法

关键词： 燃气轮机状态监测   热参数故障诊断   非线性最优化   模式识别   虚拟仪器技术  

摘要： 燃气轮机作为新技术动力设备，一直代表一个国家工业发展的水平，并在国民经济中发挥着极其重要的作用。所谓燃气轮机的状态监控与故障诊断，是指监测与燃气轮机工作状态紧密相关的各种参数，通过传感器把这些数据信息转换为电信号或者其他物理量信号，进行处理，继而得出工作状态是否正常的结论，将故障进行隔离和定位，并提出维修的具体技术内容，最终达到机组能完全可靠地工作、减少故障和维修费用的目的。 本文将燃气轮机的故障诊断系统的设计与应用分为三大部分，如下： 在第一部分的燃气轮机状态监测中，采用了数理统计学中的假设检验，通过采集实时数据，并与同工况下的无故障运行标准值进行比较，计算数学统计量t，通过t分布的统计图，判断出燃气轮机是否正常运行，并通过实例验证其可行性。 在第二部分的故障诊断中，首先进行第一层级的故障诊断，即从轮机运行的征兆量逆向求解燃气轮机的特性参数的变化值。采用的方法主要是非线性BFGS最优化的技术，并与最速下降法进行对比，分析各自优缺点。接着较为全面地梳理了当前的第二层级的故障诊断：模式识别，即从特性参数的变化值判断燃气轮机具体故障类型。通过分析各类方法的特点和应用手段，比较得到不同模式识别方法的优缺点。 在第三部分的软硬件总装和调试中，系统地介绍了虚拟仪器技术在工程实践中的应用，并将前两部分进行整合编程处理，总装成燃气轮机故障诊断仪器，包含了性能仿真，数据采集处理，状态监测以及BFGS故障诊断，共四个模块。

关键词： 分层采油技术   PLC   单片机   FSK   电力线载波通信   虚拟仪器技术  

摘要： 井下智能分层采油技术结合海上油田疏松砂岩油藏地质特点和具体的工艺应用条件,采用海上油井在线调节分采技术,为海上油田的持续稳产和高效开发提供有力的保障,其关键技术是井下目标流量阀的精确控制。针对以往井下智能开关不能实时双向通信的不足,设计了两套解决方案:一套采用PLC为核心控制器,置于井上;一套采用单片机为核心控制器,置于井下。对两套方案进行详细对比后,提出其优缺点和适用场合。对于控制器置于井上的方案,采用PLC和继电器构建控制器和电机驱动等硬件系统。监控计算机、电源、控制器等置于井上的特制控制箱里,执行机构(电机、可调式流量阀)置于井下,可保证系统性能可靠、稳定,维修方便。监控计算机和控制器采用PPI协议实现点对点通信。对于控制器置于井下的方案,设计了单片机系统、FSK(频移键控)信号调制/解调、降压、耦合和电机驱动等电路来构建硬件系统。采用直流电力线载波通信技术,信号经FSK调制/解调耦合到直流电力线上,实现数据和指令的双向传输;采用总线寻址方式,实现与同一口油井中多个放置在不同层位的控制器双向通信,可靠通信距离3000 m。采用同一个缆芯即可完成井下多个设备的供电和通信,有效减少了电缆数目。采用虚拟仪器技术设计两套方案的上位机监控程序。软件开发采用模块化的设计思想,可实现分层采油过程中系统参数的初始化、关键数据的实时显示和保存、选层控制指令发送以及历史数据回放等功能。通过对所设计的两套方案的实验室测试,测试结果表明,两套方案都可准确、可靠地实现井下目标层位流量的控制和井口实时监控,满足项目指标要求。