基于ARM與加速度傳感器的鐵路振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、伴隨著鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展給人們帶來交通上的快捷與方便，車體與鐵軌的振動(dòng)故障對(duì)公共財(cái)產(chǎn)及人身安全構(gòu)成越來越嚴(yán)重的威脅。如何準(zhǔn)確檢測(cè)高速鐵路的振動(dòng)并判斷故障是擺在鐵路工作者面前刻不容緩的實(shí)際問題。振動(dòng)變化的來源是力的變化，也就是加速度數(shù)值或方向的瞬時(shí)變化。所以對(duì)機(jī)械振動(dòng)的檢測(cè)也就是對(duì)其瞬時(shí)加速度狀態(tài)的檢測(cè)，不同大小方向的加速度都可以通過矢量分解到XYZ三個(gè)方向上。通過對(duì)加速度傳感器XYZ三軸的瞬時(shí)加速度值進(jìn)行三角代換計(jì)算，可以得到與自然坐標(biāo)系夾

2、角的角度值，從而判定所測(cè)加速度的矢量方向，得到振動(dòng)的方向。本文就是對(duì)加速度傳感器XYZ三軸的加速度數(shù)值及各軸與自然坐標(biāo)系夾角的檢測(cè)來進(jìn)行鐵路振動(dòng)故障判斷。通過對(duì)振動(dòng)信號(hào)的分析，可以判斷鐵路設(shè)備是否出現(xiàn)故障，在什么位置及什么時(shí)間出現(xiàn)故障以及出現(xiàn)故障的原因。機(jī)械振動(dòng)的變化是以各個(gè)方向的瞬時(shí)加速度變化作為表現(xiàn)形式的。近幾年國家政府和行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)共同協(xié)商，積極制定了各項(xiàng)明確的行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求，并且每年大量的資金被用于前沿尖端技術(shù)的研發(fā)與測(cè)試，這

3、才使得鐵路振動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展步入正軌，進(jìn)入開展創(chuàng)新利用的成長階段?；?MEMS技術(shù)的加速度傳感器被廣泛應(yīng)用于各類加速度檢測(cè)系統(tǒng)及振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，其原因在于它的小體積、低成本、低功耗等眾多優(yōu)點(diǎn)。本論文利用了該加速度傳感器的性能特點(diǎn)，依照自身當(dāng)前對(duì)其的研究情況，設(shè)計(jì)了一套振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行鐵路振動(dòng)的監(jiān)測(cè)。
　　本研究基于ARM（STM32F103ZET6）與加速度傳感器（ADXL345）的鐵路振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，首先對(duì)鐵路振動(dòng)檢測(cè)做了簡(jiǎn)單

4、介紹，提出了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案，包括技術(shù)研究，需求分析及其系統(tǒng)架構(gòu)與組成特點(diǎn)，然后分別對(duì)硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的描述與分析，最后進(jìn)行了各項(xiàng)仿真測(cè)試。本論文使用數(shù)據(jù)采集模塊檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)，將采集到的數(shù)據(jù)通過 IIC總線通訊發(fā)送到單片機(jī)處理器，然后由處理器對(duì)采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，判斷該加速度信號(hào)是否為所需有效數(shù)據(jù)，最后將經(jīng)過處理分析的數(shù)據(jù)上傳到PC上位機(jī)進(jìn)行多信道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示及存儲(chǔ)，為鐵路振動(dòng)故障的檢測(cè)判斷提供合理依據(jù)?；?/p>

5、ARM與加速度傳感器的鐵路振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)當(dāng)前及未來有較大應(yīng)用前景的研究課題，它充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)帶來的科研成果，從與傳統(tǒng)檢測(cè)方法的比較來看，它能夠更加高效、深入、細(xì)致的對(duì)鐵路振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、分析及顯示存儲(chǔ)，并為振動(dòng)故障的判斷提供可靠依據(jù)。該系統(tǒng)基于ARM-V7架構(gòu)下的Cortex-M3內(nèi)核主控制器STM32F103ZET6與加速度傳感器ADXL345組成的數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確快速地采集加速度信息完成數(shù)據(jù)處理分析，并上傳