基于SOPC的扭振信号测量系统实现研究
加入技术交流群
目前按照对扭振信号的提取方式，扭振测量可以分为模拟式、数字式和软件式。数字式扭振监测应用较为广泛。这一类仪器测量精度较高，信号采集主要用单片机或单片机及CPLD。单片机采集信号速度低且系统实时性较差；用单片机结合CPLD实现，系统可扩展性不好，一旦硬件做成很难改动，另外可编程器件与单片机接口的速率匹配也是一个瓶颈问题。
SOPC(System On Programmble Chip)是Altera公司提出的片上可编程系统解决方案。它将CPU、存储器、I／0接口、DSP模块、低电压差分信号(LVDS)技术、时钟数据恢复技术(CDR)以及锁相环(PLL)等系统设计所必需的模块集成到一片FPGA上，构成一个可编程的片上系统，使所设计的电路在其规模、可靠性、体积、功耗、上市周期、开发成本、产品维护及硬件升级等多方面实现最优化。用SOPC技术实现扭振信号监测，在测量精度、数据传输及计算、系统扩展等方面都有很大优势。
1 扭振监测原理及方法
轴系在旋转时若没有扭振，则轴的各瞬时速度都等于其平均速度，轴上的齿轮盘也是匀速转动，且传感器输出的每齿一个脉冲信号的重复周期是相同的。当轴系发生扭振时，相当于在轴系平均速度上叠加了一个扭振的波动，于是传感器输出的脉冲序列就不再是均匀间隔了，而是一个载波频率被扭振信号调制的调频信号。这个调频信号可以用脉冲记数法进行解调。设轴系旋转一周的时间为tc，则平均速度为
齿轮的齿数为N，再测出转n个齿的时间为tn，tn在时间内轴系的扭角为
因此只要测出tn和tc就可算出相应各￡。的扭角θn。
信号的拾取可采用光电编码器。光电编码器由光栅盘和光电检测装置组成，光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。将光电编码器的光栅码盘安装在转轴上，且与转轴同心，当轴系转动时光栅盘与轴同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置输出若干脉冲信号，对脉冲信号计数，并通过计算就可得出θn。
2 扭振信号监测系统的设计及实现
2．1 系统结构及板级硬件设计
扭振信号测监系统的总体结构，如图1所示。
评论