【正文】 分量以及其它的一些隨機(jī)振動(dòng)分量基頻信號(hào)主要是由轉(zhuǎn)子的質(zhì)量不平衡引起的，因此，要準(zhǔn)確求出不平衡信號(hào)的幅值和相位，就必須準(zhǔn)確求出基頻信號(hào)的幅值和相位。設(shè)振動(dòng)信號(hào)為x（t），為了求得轉(zhuǎn)子的基頻信號(hào)，在程序中必須對(duì)從不平衡信號(hào)通道得到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行離散傅立葉變換(DFT)。根據(jù)采樣定理，采樣信號(hào)的頻率必須大于被采樣信號(hào)的兩倍，在一個(gè)周期中，進(jìn)行等間隔采樣N點(diǎn)，采樣所得的時(shí)域信號(hào)序列為：x(0),x(1),x(2),……，x（N1），對(duì)該序列進(jìn)行DFT為 （41）其中K=0,1,2，....N1為諧波次數(shù)；N=0，1，2.....N1為采樣點(diǎn)數(shù)；當(dāng)K=1時(shí)，X(1)為DFT的基波分量。由上式可以得出： （42）可以求得幅值，信號(hào)初相位，其中。但是由于DFT計(jì)算出的幅值和相位并不是不平衡信號(hào)的幅值和相位，二者有一定的相對(duì)數(shù)值關(guān)系，其計(jì)算過(guò)程如下：設(shè)x（t）代表一個(gè)周期為的周期性連續(xù)函數(shù)，x（t）可展開成傅立葉級(jí)數(shù)，其傅立葉級(jí)數(shù)的系數(shù)為，是離散譜，為離散頻譜相鄰兩譜線的角頻率間隔k為諧波序號(hào)。則周期信號(hào)的復(fù)數(shù)傅立葉級(jí)數(shù)為： （43） 式中的傅立葉級(jí)數(shù)系數(shù)為： (44)令t=nT(T為采樣間隔)，則有dt=T，上式可變?yōu)椋? （45）離散傅立葉變換為： （46）比較這兩式，可以看出利用DFT的基本定義式()計(jì)算一個(gè)周期信號(hào)的傅立葉級(jí)數(shù)時(shí)，頻譜的正常幅度等于DFT所求出的頻譜分量乘以1/N。傅立葉級(jí)數(shù)的三角形式為： （47），其中。式中為常值分量，為n次諧波的幅值，為相角，為基頻。比較傅立葉級(jí)數(shù)的兩種展開形式可知：復(fù)指數(shù)形式的頻譜諧波幅值為三角波形的頻譜幅值的一半。由此可知，三角函數(shù)形式的頻譜的正常幅度等于DFT所求出的頻譜分量的頻譜分量乘以2/N(N為周期的采樣點(diǎn)數(shù))。由以上分析可知 不平衡信號(hào)的幅值和相位可由以下公式求出 (48)上面求出的相角為信號(hào)的初相角,并不是信號(hào)對(duì)應(yīng)的相位（為相對(duì)于基準(zhǔn)的相對(duì)相位角度)。當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)。由上述計(jì)算過(guò)程可以得到轉(zhuǎn)子左、右測(cè)點(diǎn)的動(dòng)載荷分別為和。但是要得到左、右校正平面不平衡量大小，還需進(jìn)行平面分離。設(shè)左校正面的不平衡量為,使不平衡信號(hào)通道I的輸出為,不平衡信號(hào)通道II的輸出為；右校正平面的不平衡量為,使不平衡信號(hào)通道I的輸出為，不平衡信號(hào)通道II的輸出為，則： (49)式中,：左校正平面上單位不平衡量引起左支承點(diǎn)的振動(dòng)； ：右校正平面上單位不平衡量引起左支承點(diǎn)的振動(dòng)； :左校正平面上單位不平衡量引起右支承點(diǎn)的振動(dòng)； ：右校正平面上單位不平衡量引起右支承點(diǎn)的振動(dòng)； 、稱為幅相影響系數(shù)。當(dāng)測(cè)得左、右支承點(diǎn)的振動(dòng)后，可按()式求出左、右校正平面的不平衡量。 (410)()式中,。用軟件實(shí)現(xiàn)平面分離，比傳統(tǒng)的方法簡(jiǎn)單，并且提高了平面分離度，在YYW300型動(dòng)平衡機(jī)上實(shí)驗(yàn)，平面分離度高達(dá)100:2。其計(jì)算過(guò)程為：在轉(zhuǎn)速測(cè)量程序中測(cè)出轉(zhuǎn)子的基頻周期后，將此周期均分128份，獲得整周期的間隔采樣，在下一基準(zhǔn)信號(hào)出現(xiàn)時(shí)立即啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，通過(guò)軟件標(biāo)識(shí)設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換時(shí)振動(dòng)信號(hào)的起始點(diǎn)(，標(biāo)識(shí)一個(gè)振動(dòng)信號(hào)周期的結(jié)束和下一個(gè)振動(dòng)信號(hào)周期的開始)。，實(shí)現(xiàn)整周期采樣，得到128個(gè)采樣值后，由以上()~()各式計(jì)算出不平衡信號(hào)的幅值和相對(duì)相位，再按(),()式進(jìn)行平面分離，得到轉(zhuǎn)子左、右校正平面不平衡量的大小和相位。 圖 幅值和相位計(jì)算流程圖 幅相影響系數(shù)測(cè)量程序 在測(cè)量中，幅相影響系數(shù)的求法為：先測(cè)得2兩點(diǎn)的原始振動(dòng)為,然后只在左校正平面上加試重,測(cè)得左、右支承的振動(dòng)分別為。則由引起的振動(dòng)量分別為： （411）由于轉(zhuǎn)子―支承系統(tǒng)可近似看作一個(gè)線性系統(tǒng)，將代入()式中得： （412）由此可以求得。類似的，在右校正平面上添加試重，就可以求出幅相影響系數(shù)。測(cè)量完成后，將幅相影響系數(shù)及其轉(zhuǎn)子的類別號(hào)送入EEPROM保存，在下次測(cè)量時(shí)，同種類型的轉(zhuǎn)子只需由鍵盤輸入轉(zhuǎn)子類別號(hào)取得轉(zhuǎn)子的幅相影響系數(shù) 無(wú)需再進(jìn)行平面分離 其影響系數(shù)程序流程圖如圖 所示。圖 影響系數(shù)測(cè)量流程圖 鍵盤中斷處理模塊 操作者的意圖是通過(guò)鍵盤中斷處理程序傳送給系統(tǒng)，系統(tǒng)再根據(jù)傳入的信息執(zhí)行一定的功能，實(shí)現(xiàn)操作者的意圖。將芯片設(shè)置為編碼方式工作，直接由硬件電路決定鍵碼，鍵碼存放在8279內(nèi)部的先進(jìn)先出存儲(chǔ)器中。圖 鍵盤中斷處理流程圖 數(shù)碼顯示模塊 為了提高通信速度，顯示器內(nèi)設(shè)置了一個(gè)256字節(jié)的輸入緩存區(qū)，在發(fā)送數(shù)據(jù)前先檢查DTR信號(hào)，若DTR信號(hào)為高電平，表示緩存區(qū)滿，要等到DTR信號(hào)變?yōu)榈碗娖胶笤侔l(fā)送數(shù)據(jù)。如果每組數(shù)據(jù)量少于256字節(jié)，同時(shí)每組之間又有足夠的間隔，則不判斷DTR信號(hào)可以連續(xù)發(fā)送。 圖 數(shù)碼顯示器通信流程圖 本章小結(jié) 本章主要介紹了軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，軟件系統(tǒng)采用模塊化思想，設(shè)計(jì)合理緊湊。首先介紹了系統(tǒng)的初始化以及自檢，量程選擇以及平衡參數(shù)設(shè)置 在動(dòng)平衡測(cè)量模塊中，介紹了采用M/T法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的測(cè)量，采用DFT變換和平面分離實(shí)現(xiàn)不平衡量大小和相位的確定，以及定標(biāo)過(guò)程；最后介紹了鍵盤中斷和彩色液晶顯示模塊。第 5 章 總 結(jié)本文在參考大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)完成了動(dòng)平衡測(cè)量?jī)x器，并利用此儀器進(jìn)行了轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡試驗(yàn)。達(dá)到了預(yù)期目的通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的研究，得到如下結(jié)論：(1) 系統(tǒng)硬件是以MCS96系列的8098為核心，構(gòu)成了新型智能化動(dòng)平衡測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有測(cè)量精度高、操作方便直觀等優(yōu)點(diǎn)。(2) 系統(tǒng)通過(guò)鎖相倍頻控制的中心頻率可調(diào)帶通跟蹤濾波器加上快速傅立葉變換和數(shù)字濾波來(lái)提取不平衡信號(hào)，采用影響系數(shù)法進(jìn)行平面分離和定標(biāo)，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明方法合理，系統(tǒng)是成功的。(3) 系統(tǒng)采用數(shù)碼顯示器進(jìn)行顯示，能準(zhǔn)確直觀的將被測(cè)數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。操作者只要簡(jiǎn)單了解動(dòng)平衡機(jī)的操作過(guò)程，無(wú)需有較高的專業(yè)知識(shí)，按照屏幕提示操作，就可以完成動(dòng)平衡試驗(yàn)。(4) 系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)合理緊湊。(5) 由于時(shí)間的關(guān)系，系統(tǒng)的很多功能沒(méi)有擴(kuò)充，但是預(yù)留接口及存儲(chǔ)空間 只需改動(dòng)軟件，同時(shí)增加硬件的功能。便可以增加儀器的其它功能。致 謝時(shí)間飛逝，四年的時(shí)間匆匆過(guò)去，在大學(xué)的殿堂里，我學(xué)會(huì)很多知識(shí)和做人的道理，感謝我的母校，在這里我度過(guò)了我的青蔥歲月。還要感謝我的父母，是他們二十多年來(lái)，不知煩苦的支持愛(ài)護(hù)著我，是他們的偉大和關(guān)愛(ài)陪伴我到現(xiàn)在，我要感謝老師和那些幫助過(guò)我的同學(xué)們，是你們讓我在成長(zhǎng)的路上充滿色彩，帶給我美好的記憶，轉(zhuǎn)眼間就要告別校園步入社會(huì)了，我要用所學(xué)知識(shí)報(bào)效國(guó)家，為祖國(guó)繁榮富強(qiáng)盡我一會(huì)微薄之力。再次感謝指導(dǎo)老師III，是您的指導(dǎo)才令我的畢業(yè)論文能順利完成。最后，感謝那些曾經(jīng)默默幫助關(guān)懷過(guò)我的人們。我會(huì)用行動(dòng)證明，你們的關(guān)懷沒(méi)有浪費(fèi)。參考文獻(xiàn)[1] 葉能安。華中工學(xué)院出版社,1985 [2] 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