基于相位差法的船舶柴油機軸功率監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā).pdf

1、船用柴油機的軸功率是船舶動力系統(tǒng)性能的最重要參數(shù)之一，是船舶動力系統(tǒng)監(jiān)測、故障識別和報警的主要信息源，可用于判斷船-機-槳的匹配的效率、狀態(tài)、性能，也可用于輔助確定船用柴油機故障診斷的工況。因此，研制船用柴油機軸功率在線監(jiān)測系統(tǒng)，對于保障船用柴油機安全、可靠運行具有十分重要的意義。本文以柴油機為原動力的船舶動力系統(tǒng)為研究對象，進行相位差式軸功率測量方法的研究，采用磁阻傳感器對輸出軸扭矩進行非接觸式測量，搭建基于DSP的信號采集及處理硬件

2、系統(tǒng)，提取相位差和轉速值，進而計算軸功率。同時，結合其它參數(shù)，該研制的船用柴油機軸功率在線監(jiān)測系統(tǒng)可進行船舶運行狀態(tài)的性能監(jiān)測，研究取得的主要成果如下：
　　 (1)分析了基于磁阻效應的相位差式扭矩測量原理，并采用電磁場分析軟件分析了磁場分布特性，研究磁鋼的分布對磁阻傳感器輸出信號的影響；分析結果表明，磁鋼非均勻分布時，磁阻傳感器輸出信號特征明顯，無需加入上止點信號，便可進行扭矩及轉速的測量。
　　 (2)設計了磁阻傳感

3、器及信號調理裝置的硬件電路，磁阻傳感器采用了磁敏電阻元件，并通過峰值檢測電路及PIC單片機及外圍電路使輸出信號與磁場強度變化呈線性關系，使傳感器滿足扭矩測量的技術要求；信號調理電路通過對輸出信號進行調零及放大，使得信號幅值在采集裝置要求范圍內。
　　 (3)分析了磁阻傳感器輸出信號特征，并在LabVIEW平臺上進行仿真試驗；設計了基于過零點插值法提取相位差的信號處理方法。仿真結果表明，過零點插值法滿足測試精度要求。
　　

4、 (4)搭建了DSP硬件系統(tǒng)，包括電源電路、采集模塊電路、DSPVC5416及其外圍電路、液晶顯示及CAN通信模塊電路等。實現(xiàn)了磁阻傳感器輸出信號的采集及處理，相關參數(shù)值液晶屏顯示，通過CAN總線傳輸處理結果到上位機；
　　 (5)對其主機軸功率進行了實船試驗測試，驗證了相位差式扭矩測試系統(tǒng)測量的精度，并分析了誤差產生原因，提出了減少測量誤差的技術措施。
　　 論文研究了船舶柴油機軸功率的非接觸式測量方法。其中，磁阻傳感