機械振動信號分析及故障報警_課程設(shè)計-全文預(yù)覽
【正文】 有限長序列可以通過離散傅里葉變換 (DFT)將其頻域也離散化成有限長序列 .但其計算量太大 ,很難實時地處理問題 ,因此引出了快速傅里葉變換 (FFT). 1965 年， Cooley 和 Tukey 提出了計算離散傅里葉變換（ DFT）的快速算法，將 DFT 的運算量減少了幾個數(shù)量級。傅立葉變換用在兩個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) 展成傅立葉級數(shù)，把非周期函數(shù)展成 傅立葉積分，利用傅立葉變換對函數(shù)作頻譜分析，反映了整個信號的時間頻譜特性，較好地揭示了平穩(wěn)信號 的特征。 信號分析的主要目的是尋找一種簡單有效的信號變換方法，使信號所包含的重要信息能顯現(xiàn)出來。 第三章 基本原理 與 Fourier 變換相比，小波變換是空間（時間）和 頻率 的局部變換，因而能有效地從信號中提取信息。提取時域波形指標如均值、峰峰值、峭度、偏度、脈沖因 數(shù)等。因為這種方法更適合于提取微弱機械振動的特征信號。 工 作 量 軟件編程與硬件調(diào)試相結(jié)合，繪制設(shè)計流程圖，編制相應(yīng)軟件界面，實現(xiàn)單片機控制與信號處理任務(wù)的綜合應(yīng)用 參 考 資 料 1）《微型計算機控制系統(tǒng)》 賴壽宏，機械工業(yè)出版社（教材） 2）《單片機及應(yīng)用》李大友，高等教育出版社（教材） 3）《信號處理原理及應(yīng)用》 謝平 等 機械工業(yè)出版社（教材） 4)《 Matlab 程序設(shè)計及其在信號處理中的應(yīng)用》 聶祥飛等 西南交通大學出版社 周次 第一周 第二周 應(yīng) 完 成 內(nèi) 容 熟悉偉福單片機編程環(huán)境 ，調(diào)試單片機各基本功能模塊；熟悉 matlab 信號處理工具箱，信號處理系統(tǒng)基本功能模塊學習和調(diào)試 單片機系統(tǒng)與信號處理系統(tǒng)綜合進行硬件調(diào)試， 撰寫課程設(shè)計報告 指導教 師簽字 基層教學單位主任簽字 說明： 此表一式四份，系、指導教師、學生各一份，報送院教務(wù)科一份。 設(shè) 計 要 求 利用加速度傳感器采集軸承正常與故障狀態(tài)下的振動信號，基于 Matlab 對振動信號進行時域和頻域 (包括 FFT，功率譜，倒譜 )分析，提取時域波形指標如均值、峰峰值、峭度、偏度等。 燕山大學 課 程 設(shè) 計 說 明 書 題目： 機械振動信號分析及故障報警 學院（系）： 電氣工程學院 年級專業(yè)： 10級儀表 3 班 電氣工程學院《課程設(shè)計》任務(wù)書 課程名稱： “單片機原理及應(yīng)用 —— 數(shù)字信號處理”課程設(shè)計 院（系）：電氣工程學院 基層教學單位： 自動化儀表系 學號 1001030201 學生姓名 （專業(yè)）班級 自動化儀表 3班 設(shè)計題目 機械振動信號分析及故障報警 設(shè) 計 技 術(shù) 參 數(shù) 了解加速度傳感器工作原理。 基于 Matlab 信號處理工具箱實現(xiàn)功能 完成設(shè)計，提交課程設(shè)計報告。 擴展：也控制相應(yīng)的數(shù)碼 管或 LED 發(fā)光顯示相應(yīng)振動信號參數(shù) (幅度、頻率參數(shù)等 )。在諸多信號分析的手段中，小波分析與傅氏變換相結(jié)合的方法得到廣泛應(yīng)用。 第二章 總體設(shè)計方案 對機械振動信號進行采樣，把采樣的數(shù)據(jù)進行時域和頻域上的分析， 包括 FFT，功率譜，倒譜分析。因為頻域分析特征值的提取較麻煩，這里我們用其中一種參數(shù)的計算量為標準來判斷是否發(fā)生故障。數(shù)學家認為，小波分析是一個新的數(shù)學分支，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；信號和信息處理專家認為，小波分析是時間 — 尺度分析 和 多分辨分析 的一種新技術(shù)，它在信號分析、 語音合成 、 圖像識別 、 計算機視覺 、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意義和應(yīng)用價值的成果。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分析和信號處理中的獨特地位。從此，小波變換越來越引起人們的重視，其應(yīng)用領(lǐng)域來越來越廣泛。 FFT 在離散傅里葉反變換、線性卷積和線性相關(guān)等方面也有重要應(yīng)用。當 N=1024點甚至更多的時候，需要 N2=1048576 次運算，在 FFT 中，利用 WN的周期性和對稱性，把一個 N項序列（設(shè) N=2k,k 為正整數(shù)），分為兩個 N/2 項的子序列，每個 N/2 點 DFT 變換需要（ N/2） 2 次運算，再用 N 次運算把兩個 N/2 點的 DFT 變換組合成一個 N點的 DFT 變換。 離散傅里葉變換 X(k)可看成是 z變換在單位圓上的等距離采樣值。所以只要時間序列足夠長，采樣足夠密，頻域采樣也就可較好地反映信號的頻譜趨勢，所以 FFT 可以用以進行連續(xù)信號的頻譜分析。 set(gcf,39。 xlabel(39。電壓 V/v39。)。 nfft=200。CurrentAxes39。頻率 f/Hz39。)； 故障信號的時域和頻域圖如下 正常信號的時域和頻域圖如下 可見其頻域有較大的差別 計
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