【硕士论文】DSP技术在汽轮机振动监测中的应用研究.pdf

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1、济南大学硕士学位论文DSP技术在汽轮机振动监测中的应用研究姓名：张松柏申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：孙奕奇20050525摘要随着信息技术和计算机技术的飞速发展，数字信号处理技术己经逐渐发展成为一门关键的技术科学。而数字信号处理器(DSP)芯片的出现则为数字信号处理算法的实现提供了可能。DSP芯片是具有特殊结构的微处理器，专门为快速实现各种数字信号处理算法而设计。为了开发汽轮机振动状态监测与保护系统，设计一种以通用型DSP芯片为核心的数据采集与处理电路。除了完成汽轮机振动监测与保护

2、的基本功能外，还能进行振动信号的实时频谱分析，并将分析的结果传给其他系统。本文首先说明了汽轮机监测系统在工业生产中的必要性和重要意义以及国内外汽轮机监测系统的发展情况。然后介绍了TSI(TurbineSupervisryinstruments)的组成及其功能，重点介绍了振动类卡件的需求，并给出了振动监测系统的任务，接着详细介绍了振动信号的时域和频域分析方法。对于信号的频谱分析从傅立叶级数到离散傅立叶变换都作了比较细致的描述。在系统硬件电路设计中本文提出了模块化的设计方法，并重点叙述了振动信号采集模块、D

3、SP模块、人机界面模块和可编程逻辑器件模块等的设计方法、电路形式方面内容。结合DSP芯片与外围器件的接口逻辑设计，介绍了对可编程逻辑器件的开发，利用硬件描述语言VHDL编程和TOPDOWN的设计方法，基于CPLD完成译码器，计数器，总线缓冲器等组合时序逻辑电路功能。该设计电路具有集成度高，稳定性好，开发周期短等优点。整个系统的软件开发是在集成开发环境(CCS)下进行的。着重叙述了基于DSP振动监测系统的软件设计，应用到的数据结构以及资源分配，给出了相关模块的程序流程图。对数字信号处理中最经典的应用——快

4、速傅立叶变换(FFT)运算，定点DSP芯片上的实现做了充分的分析和研究。结合本系统中的具体应用，解决了提高F阿运算精度的问题，同时也分析了结果溢出的原因并提出了解决的办法。关键词：汽轮发电机：DSP；监测保护：振动；FFT；AbstractWiththedevelopmentofinformationtechnologyandcomputertechnology，thetechnologyofdigitalsignalprocesshasbecomeakeypointsciencetechnology．

5、AndbecausetheDSP(digitalsignalprocess)chiphasoccurred，itbecomespossibletOactualizethedigitalsignalprocessalgorithm．DSPisamicroprocessunitwithspecialarchitecture，whichisdesignedspeciallyforsharplyactualizeallkindsofdigitalsignalprocessalgorithm．InordertOd

6、eveloptheturbinevibrationmonitoringandprotectionsystem，thecircuitfordatacollectionanddatadisposalisdesignedincoreofgeneral··purposeDSPchip．Besidesthebasicfunctionoftheturbinevibrationmonitoringandprotectionisaccomplished，real—timefrequencyspectrumanalysi

7、sofvibrationsignalisalsoconducted，andtheconsequenceofanalysisisdeliveredtotheothersystem．First，thepaperdeclaresthattheturbinemonitoringsystemisnecessaryforindustryproduce，andintroducesthedevelopmentoftheturbinemonitoringsysteminhomeandaboard．Afterthat，th

8、epaperintroducesthecomponentandfunctionofTSI，anddiscussesthetaskoftheturbinevibrationmonitoringsystem，thenelaboratestheanalysisofthevibratesignalintimeandfrequency．Itisitemizedtoanalizethesiganl’SfrequencyspectrumfromtheFo