數(shù)字信號(hào)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)分析及故障警報(bào)(已修改)
2025-06-29 15:56 本頁面
【正文】 燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書題目：機(jī)械振動(dòng)信號(hào)分析及故障報(bào)警學(xué)院（系）： 電氣工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 10級(jí)儀表3班 學(xué) 號(hào)： 1001030201 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 電氣工程學(xué)院《課程設(shè)計(jì)》任務(wù)書課程名稱： “單片機(jī)原理及應(yīng)用——數(shù)字信號(hào)處理”課程設(shè)計(jì) 院（系）：電氣工程學(xué)院 基層教學(xué)單位： 自動(dòng)化儀表系學(xué)號(hào)1001030201學(xué)生姓名（專業(yè)）班級(jí)自動(dòng)化儀表3班設(shè)計(jì)題目機(jī)械振動(dòng)信號(hào)分析及故障報(bào)警設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)了解加速度傳感器工作原理。掌握單片機(jī)串口通信協(xié)議。連接硬件實(shí)驗(yàn)線路，實(shí)現(xiàn)所要求的功能?；贛atlab信號(hào)處理工具箱實(shí)現(xiàn)功能完成設(shè)計(jì)，提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)要求利用加速度傳感器采集軸承正常與故障狀態(tài)下的振動(dòng)信號(hào)，基于Matlab對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域和頻域(包括FFT，功率譜，倒譜)分析，提取時(shí)域波形指標(biāo)如均值、峰峰值、峭度、偏度等。設(shè)計(jì)相應(yīng)的信號(hào)分析及顯示界面。基于振動(dòng)信號(hào)分析結(jié)果，通過串口發(fā)送命令給單片機(jī)系統(tǒng)，根據(jù)振提取的特征指標(biāo)判斷軸承是否故障，若有故障驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。擴(kuò)展：也控制相應(yīng)的數(shù)碼管或LED發(fā)光顯示相應(yīng)振動(dòng)信號(hào)參數(shù)(幅度、頻率參數(shù)等)。工作量軟件編程與硬件調(diào)試相結(jié)合，繪制設(shè)計(jì)流程圖，編制相應(yīng)軟件界面，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制與信號(hào)處理任務(wù)的綜合應(yīng)用參考資料1）《微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)》 賴壽宏，機(jī)械工業(yè)出版社（教材）2）《單片機(jī)及應(yīng)用》李大友，高等教育出版社（教材）3）《信號(hào)處理原理及應(yīng)用》 謝平 等 機(jī)械工業(yè)出版社（教材）4)《Matlab程序設(shè)計(jì)及其在信號(hào)處理中的應(yīng)用》聶祥飛等 西南交通大學(xué)出版社周次第一周第二周應(yīng)完成內(nèi)容熟悉偉福單片機(jī)編程環(huán)境，調(diào)試單片機(jī)各基本功能模塊；熟悉matlab信號(hào)處理工具箱，信號(hào)處理系統(tǒng)基本功能模塊學(xué)習(xí)和調(diào)試單片機(jī)系統(tǒng)與信號(hào)處理系統(tǒng)綜合進(jìn)行硬件調(diào)試，撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字說明：此表一式四份，系、指導(dǎo)教師、學(xué)生各一份，報(bào)送院教務(wù)科一份。 學(xué)生那份任務(wù)書要求裝訂到課程設(shè)計(jì)報(bào)告前面。目錄第一章 摘要第二章 總體設(shè)計(jì)方案第三章 基本原理第四章 MATLAB界面設(shè)計(jì)第五章 各模塊設(shè)計(jì)及程序第六章 設(shè)計(jì)心得及總結(jié)參考文獻(xiàn)第一章 摘要機(jī)械振動(dòng)信號(hào)分析是現(xiàn)代機(jī)械故障診斷的一個(gè)有效方法。在諸多信號(hào)分析的手段中，小波分析與傅氏變換相結(jié)合的方法得到廣泛應(yīng)用。因?yàn)檫@種方法更適合于提取微弱機(jī)械振動(dòng)的特征信號(hào)。但是與其他分析工具一樣，小波分析工具有自己的特點(diǎn)，如果不能正確使用，反而會(huì)影響對(duì)信號(hào)的正確分析。從本質(zhì)上說，小波分析是用小波函數(shù)與被被分析的信號(hào)函數(shù)做一系列的互相關(guān)運(yùn)算，因此選用小波函數(shù)不當(dāng)會(huì)引起分析的誤差或誤判。第二章 總體設(shè)計(jì)方案對(duì)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采樣，把采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域和頻域上的分析，包括FFT，功率譜，倒譜分析。提取時(shí)域波形指標(biāo)如均值、峰峰值、峭度、偏度、脈沖因數(shù)等。以一種指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，分析振動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生的變化。本次課設(shè)利用matlab軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)時(shí)頻域的分析以及故障的判斷。因?yàn)轭l域分析特征值的提取較麻煩，這里我們用其中一種參數(shù)的計(jì)算量為標(biāo)準(zhǔn)來判斷是否發(fā)生故障。第三章 基本原理 與Fourier變換相比，小波變換是空間（時(shí)間）和頻率的局部變換，因而能有效地從信號(hào)中提取信息。通過伸縮和平移等運(yùn)算功能可對(duì)函數(shù)或信號(hào)進(jìn)行多尺度的細(xì)化分析，解決了Fourier變換不能解決的許多困難問題。小波變換聯(lián)系了應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信號(hào)與信息處理、圖像處理、地震勘探等多個(gè)學(xué)科。數(shù)學(xué)家認(rèn)為，小波分析是一個(gè)新的數(shù)學(xué)分支，它是泛函分析、Fourier分析、樣調(diào)分析、數(shù)值分析的完美結(jié)晶；信號(hào)和信息處理專家認(rèn)為，小波分析是時(shí)間—尺度分析和多分辨分析的一種新技術(shù)，它在信號(hào)分析、語音合成、圖像識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺、數(shù)據(jù)壓縮、地震勘探、大氣與海洋波分析等方面的研究都取得了有科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值的成果?！⌒盘?hào)分析的主要目的是尋找一種簡單有效的信號(hào)變換方法，使信號(hào)所包含的重要信息能顯現(xiàn)出來。小波分析屬于信號(hào)時(shí)頻分析的一種，在小波分析出現(xiàn)之前，傅立葉變換是信號(hào)處理領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛、效果最好的一種分析手段。傅立葉變換是時(shí)域到頻域互相轉(zhuǎn)化的工具，從物理意義上講，傅立葉變換的實(shí)質(zhì)是把這個(gè)波形分解成不同頻率的正弦波的疊加和。正是傅立葉變換的這種重要的物理意義，決定了傅立葉變換在信號(hào)分析和信號(hào)處理中的獨(dú)特地位。傅立葉變換用在兩個(gè)方向上都無限伸展的正弦曲線波作為正交基函數(shù)，把周期函數(shù)展成傅立葉級(jí)數(shù)，把非周期函數(shù)展成傅立葉積分，利用
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