，应用研究
数字技术与应用
基于CPLD的船舶轴系振动测量分析仪的研究
张禄禄杨农林龙文学
(华中科技大学船舶与海洋工程学院湖北式汉430074)
摘要：提出了基于CPLD的能新轴系报动测量仅的设计。采用EMPT128计数，PIC16F74进行控制，并来用脉冲填充法降低系就理论测量误差，可以实时测量担振和从操信号并特其时成，频城图形显示在LCD上，
关键调：CPLD脉冲填充操动测量中图分类号：TH825
文献标识码：A
引言
通过对船舶轴系振动信号进行精确测量分析，可以为测量人员提供清晰明确的分析数据和图形，从而进行危险预报、故障诊断等。
本文采用精度较高，使用较广泛的光电编码器采集扭振信号，电涡流传感器采集纵报信号，使用脉冲填充法提高信号采集精度，并利用CPLD进行计数，锁存来提高系统的集成度，设计了一个适用性强的高精度能舶轴系报动测量系统。
1测量原理
1.1扭振信号测量原理
轴转动的平灼转速和振动角速度分别用V(rad/s)和co(rad/s)表示，假设轴能转一周传感器输出N个脉冲，脉冲间隔为Ti(s)，则有
报动角速度为：
WeVi-v=360
NTi
360 12
2
第1个脉冲轴握幅为：
T
q~wrl=360
360Ti N
Ti 2
到第K个齿脉冲时累积振幅为：
q
4
(rad/s)(rad)(rad)
可见，振幅与齿脉冲间隔时间直接相关，增加齿脉冲数可提高轴据动幅的测量精度，但这要受到光栅或轮齿Z的限制，为此，采用填充脉冲法来扩展齿脉冲的数量以达到高精度测量V和Ti的目的，
假设填充脉冲的周期为T，则每个齿脉
文章编号：1007-9416(2010)11-0047-01
冲间隔时间内填充的脉冲数ni为=工/t，轴的扭振振幅变为：
9e,=
360
360n
z 1
2
(rad)
通过脉冲填充法，信号采集理论误差可降到A≤0.0001%
1.2纵向振动测量原理
电涡流传感器将纵振的线位移转换皮与其成正比的模拟电压信号输出。输出信号通过滤波，A/D转换.再传送到CPLD进行计数处理。
2硬件实现
硬件实现电路如图2所示，
扭报信号由传感器采集后通过MAX985 滤波整形送到CPLD进行计数.锁存、处理。纵振信号由传感器采集后经滤波器MAX293进行滤波，然后采用MAX126进行A/D转换。
CPLD器件采用EMP7128，它具有高阻抗，电可擦写等特点，内部可用门单元为25 00个，内部设计计数器的量高工作额率可达 178.6MHz。可以实现脉冲填充。计数、锁存、显示控制等功能，单片机采用PIC16F7 4，对CPLD进行控制并驱动USB接口与PC 机进行通信和数据传输。LCD显示屏可显示转速、时城波形和频诺图形，以方便测量人员监测，同时，系统通过USB接口可与PC 机相连可有效提高数据传输的速度且具有通用性。
3系统软件设计
系统上电后，单片机控制系统进行初始化，然后CPLD利用内部晶振对采集的佰号
LCD
扭报信号。纵摄值号
滤波整形。
.
EMP7128
滤波整形
万方数据
AD转换
图1
硬件实现电路
FLASE
PIC16F74 USB接口
填充脉冲，在进行计数，锁存并输送到FLAS H中。单片机程序由汇编语言编辑，CPLD设计程序由VHDL语编写。
4结语
利用脉冲填充法使系统采集信号精度得到提高，使用CPLD进行信号处理提高仪器快速性，USB接口增强了仪器与电脑的连接。所设计轴系摄动测量仪器可精确测量船舶轴系扭振与纵振信号。并可通过LCD显示时城，频城图形，方便轴系振动的实时监测分析。
参考文献
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初始化。 <敏据采集脉冲计数。数据存。
数据发进。发送结事
结末。
LCD显示。
图2
系统软件流程
Digital technology and application
数字技术与应用
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