基于ARM和FPGA的旋转叶片振动信号仿真系统设计.pdf

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1、110传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2010年第29卷第11期基于ARM和FPGA的旋转叶片振动信号仿真系统设计季茂林，段发阶，欧阳涛，李孟麟(天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072)摘要：设计了一种脉冲信号发生器，作为高速旋转叶片振动测量系统中的测试环节，实时模拟现场光纤传感器产生的多路脉冲信号，用以测试和验证上位机软件算法的可靠性。对旋转叶片进行数学建模，提取影响叶片振动的相关参数，计算出各传感器脉冲信号产生的时间；实现了基于ARM和FPGA的硬件方案，使用ARM

2、进行外设的控制，使用FPGA进行主要运算和脉冲信号的输出。将该设备应用于叶片振动测量系统，能够产生准确的脉冲信号．完全满足系统高速、高精度的要求，通过自带键盘或串口输入参数，该设备具有足够的可调范围，且同时做到便携性。关键词：脉冲信号仿真器；高速；高精度；ARM；现场可编程门阵列中图分类号：TP337文献标识码：A文章编号：10004787(2010)11-0110-03DesignofvibrationsignalsimulatorbasedonARMandFPGAforrotatingbladesJIMao-lin，DUANFa—jie，OU

3、YANGTao，LIMeng—lin(StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasuringTechnologyandInstruments，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Apulsesignalgeneratorwasdesigned，whichwasthetestsectioninvibrationmeasurementsystemforhigh—speedrotatingblades．Itcouldsimulatemulti—channelpulsesig

4、nalsfromon—siteopticalfibersensorsinrealtimetotestandverifythereliabilityofsoftwarealgorithminsystem．ThemathematicalmodelforrotatingbladesWasbuiltup，andaccordingtotheselectedparametersofbladevibration，thepulseSgeneratingtimeofeverysensorcouldbeobtainedbycalculation．Thehardwar

5、edesignbasedonARMandFPGAwasimplemented，inwhichARMisusedforperipheralscontrolandFPGAisusedforcalculatingresultsandoutputpulses．Thedevicecouldgenerateaccuratepulsesinthesystem，whichsatisfiedtherequirementofhigh—precisionandhigh—speed．Moreover，thedevicewasportableandhadenoughadj

6、ustablerangebyinputtingparametersthroughkeyboardorR强2．Keywords：pulsesimulator；high-speed；high—precision；ARM；FPGA0引言本文论述了基于ARM和FPGA的脉冲信号仿真器的设计，随着科学技术的飞速发展，对测试技术的要求也逐渐该设计完全满足上述测试环节要求，并已成功应用于高速提高，测试手段或工具应当具备准确度高、精度高、适用范旋转叶片振动测量系统中。围广、便于安装和携带等特点。本文研究的系统是作为高1系统原理速旋转叶片振动测量系统的测试环节，用

7、于模拟旋转叶片1．1测试系统中脉冲信号的分析振动测量系统中分布在机匣上的叶尖定时传感器所发出的高速旋转叶片振动测量系统。中使用的是位于叶片脉冲信号，作为基准信号，用以验证上位机分析软件算法的外罩上的多只光纤传感器来采集振动信号J，在大多数情可靠性。况下，叶片振动时叶尖振动的幅度最大，故这些传感器称作作为检测的基准，由此脉冲信号仿真器所产生的信号，叶尖定时传感器，旋转时叶片依次经过各光纤传感器的光必须具备精度高、实时性好的特点，近乎真实地模拟实际传路，对应传感器便产生一个脉冲信号，即叶尖定时信号j。感器发出的脉冲信号，从而反映高速旋转叶片的各项参数

8、。为了能够准确地分析各个叶片的振动，需要多个叶尖定时收稿日期：2010--04-09十基金项目：国家自然科学基金资助项目(5037511