基于小波理论的动平衡信号滤波方法研究.pdf

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1、·机械制造与研究·刘亮，等·基于小渡理论的动平衡信号滤波方法研究基于小波理论的动平衡信号滤波方法研究刘亮，叶进(上海大学机自学院，上海200072)摘要：动平衡是旋转机械必须解决的一个基本共性问题，传统动平衡方法主要从硬件的滤波和离散傅里叶变换算法来提取振动的基频信号，但傅里叶变换算法无法分析信号显著局部特征，硬件滤波容易受干扰。采用小波理论的软件滤波方法，以ATmega64芯片为核心来实现振动信号的滤波，并取得很好的效果。关键词：动平衡；离散小波变换；信号滤波中图分类号：TH113文献标志码：A文章编号：1671—5276(2011)0l-0051-04Res

2、earchonMethodofDynamicBalancingSignalFilteringBasedonWaveletTheoryLIULiang，YEJin(SchoolofMechatronicEngineeringandAutomation，ShanghaiUniversity，Shanghai200072，China)Abstract：DynamicBalancingofRotatingMachineryisabasiccommonproblemwhichmustbesolved．Inthetraditionalmethodsofdynamicbala

3、ncehardwarefilteringanddiscreteFouriertransformalgorithmsareusedtoextractusefulvibrationsigna1．ButFouriertransformalgorithmscan’tbeusedtoanalyzetypicalcharacteristicofsignalsandhardwarefilteringissusceptibletointerference．Thearticleintroducesthesoftwarefilteringmethodcaledwavelettheo

4、ryandusesATmega64chipasthecoretoachievethevibrationsig-nalfiltering，andobtainssatisfiedresults．Keywords：dynamicbalance；discretewavelettransform；signalfiltering地减小采样时的量化误差，提高转换的信噪比。数据模块0引言是以ATmega64作为核心，通过离散小波算法进行数据处理，在示波器上可以观察滤波后的波形。在旋转机械中，动平衡是生产、制造过程中必须解决的一个基本共性问题，转子质量不平衡引起的振动是影响转子系

5、统I设备正常工作的主要原因之～，其优劣程度直接对安全性、可靠性，寿命等有重大影响，旋转机械设备的动平衡就成为关键因素。由不平衡引起的振动信号主要由同频振动干扰、平衡室午富机系统的高频干扰、外界冲击振动低频干扰组成。传统消除干扰的方法主要通过傅里叶变换算法和硬件滤波来实现，但是硬件系统设计复杂抗干扰能力差，且增加成本，傅[幸里叶变换算法无法很好地分析信号的局部特征，而小波算A，DA，D法在消除显著局部噪声方面有很好的效果⋯。因此本文ATmega64的测试系统采用AVR单片机的ATmega64芯片为主控芯片，通过离散小波变换(DWT)算法来实现对振动信号的软件滤波。

6、1系统硬件设计图1系统硬件设计本系统的原理图如图1所示，整个系统由采集模块、前期信号预处理模块和数据处理模块组成。数据采集模块由压电传感器采集转子的振动信号，光电传感器采集转2系统软件设计子的转速信号；前期信号预处理包括对振动信号的程控放大和信号调理以及对脉冲信号的整形，程控放大时为了在系统的软件设计采用了模块化结构，如转速计算子程采样前使信号变为幅值适当的模拟信号，这样可以尽可能序、A／D转换子程序、数据处理子程序，软件总体结构框作者简介：刘亮(1961一)，男，江苏南京人，教授，博士后，主要从事精密机械制造研究。MachineBuildinggAutomat

7、ion，Feb2011，40(J)：51—54·51··机械制造与研究·刘亮，等·基于小波理论的动平衡信号滤波方法研究图如图2示。采集数据存储在Data[]数组中，A／D采用ATmega64芯片自带的A／D采集，程序向ADC启动转换位ADSC位可以启动单次转换，为了保证一个周期采样32个点，程序先读取基准周期，然后在T／32的时间间隔内采样，其软件流程图如图3所示。数据处理模块中，主要利用离散小波变换算法的对数据进行分解和重构。图5信号重构示意图利用基于多分辨率分析的Mallat快速算法实现信号的一维离散小波变换，所选的正交小波函数不同，对应的[系统初始化】尺度

8、函数，滤波器系数也不同，