无线智能型曲轴臂距差测量仪的研究

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曲轴臂距差是反应船舶柴油机曲轴状态的一个重要参数,通过臂距差值可以了解和掌握曲轴变形和主轴承的磨损情况。船舶在营运过程中需要定期对曲轴臂距差进行检测,便于决定柴油机是否能够继续运行或需要进行修理调整,以确保船舶能够安全航行。针对目前机械式拐档表及有线数显式臂距差测量仪测量臂距差的现况,研究了一种无线智能型曲轴臂距差测量仪。该测量仪可以替代现有臂距差测量仪,为轮机员测量臂距差提供更加便捷的操作。本文根据所要设计的无线智能型曲轴臂距差测量仪的各项指标要求,给出了系统整体设计方案。采用线性霍尔元件AH3503和一对直径为6mm的磁钢设计了霍尔式微位移传感器;信号的无线传输选用了低功耗、低成本的nRF24L01无线模块;为了实现盘车一次能够测量一个气缸5点臂距值,选用单极性霍尔开关CS3144设计了曲柄角度检测模块。硬件设计方面,介绍了测量仪系统的信号调理模块、A/D数据采集模块、信号无线传输模块、人机交互界面模块、USB接口模块及电源模块等,设计了相应的电路原理图。然后将所有模块按照测量仪功能要求进行集成,组成测量仪系统,并设计了系统的PCB图。软件设计方面,分别设计了臂距差采集子程序、人机交互界面子程序、A/D数据采集子程序、无线模块子程序及软件滤波子程序等,并将这些子程序模块按照功能时序组合成测量仪软件系统。通过主程序对子程序的调用,实现了曲柄角度检测、臂距差的采集、无线传输及数据的显示等功能。最后进行了传感器的标定,利用Oringin8.0软件里的最小二乘法进行了数据的线性拟合,求出了传感器的电压与位移的拟合公式,将拟合公式导入测量仪的控制器中,即可实现曲轴臂距差的测量。通过对比本课题设计的臂距差测量仪采集到的数据与螺旋测微器的实际位移数据,验证了无线臂距差测量仪测量数据的准确性和可靠性。
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