基于FPGA的低頻振動信號頻譜分析儀設計研究.pdf

1、低頻振動信號頻譜分析儀是把振動信號從時域轉換到頻域進行分析,通過分析頻譜參數(shù)從而對設備進行調試維護、故障診斷、工作檢測等。在工廠生產、工程機械、軍事國防等領域有著重要的作用。
　　 目前的頻譜分析儀,大多數(shù)都使用模擬電子技術,結構復雜、價格昂貴、體積大、功耗高、測量頻段一般在100KHz以上,而適用于1KHz以下的低頻振動領域的頻譜儀相對較少;此外,頻譜儀在信號處理過程中,當需要分析放大局部頻譜時,往往是通過增加采樣點,加大采樣

2、頻率的方式進行局部細化放大,但是這些方式會導致系統(tǒng)運算量大大增加、消耗了系統(tǒng)資源。
　　 本文針對此類不足,研究了一款基于FPGA的專門測量低于1KHz低頻信號的頻譜分析儀。并且系統(tǒng)采用頻譜細化算法,解決了傳統(tǒng)FFT算法在局部頻率分辨率上不足的缺點,改善了局部頻譜的分辨率,最關鍵的是通過細化算法無需增大系統(tǒng)運算量即可清晰的觀察到局部細化放大的頻譜。整個低頻振動信號頻譜儀系統(tǒng)的研究采用了SOPC技術,利用NiosⅡ軟核處理器來控制

3、整個系統(tǒng),提升了系統(tǒng)的可靠性,同時減小了體統(tǒng)體積、降低了功耗,也為以后的維護和升級帶來了極大的方便。
　　 論文首先簡要分析了低頻振動信號頻譜分析的原理、頻譜細化算法,其次提出系統(tǒng)總體設計方案和頻譜處理中要解決的關鍵技術,然后詳細闡述了頻譜儀(包括NiosⅡ控制軟核及FPGA的數(shù)據(jù)處理模塊)的硬件單元結構和軟件算法的實現(xiàn)。最后把這個系統(tǒng)在武漢凌特公司的LTE-SOPC-02FDSOPC開發(fā)平臺上進行實驗測試。測試結果表明此系統(tǒng)性