CN106404284B - 基于互联网的绝对值定标的动平衡机电测显示箱控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于互联网的绝对值定标的动平衡机电测显示箱控制系统，包括主体和单片机控制器，单片机控制器的输出端分别与指示灯、显示器、扬声器、程控增益放大器和滤波模块的输入端电性连接，单片机控制器的输入端分别与电容感应检测电路、数据采集控制模块、计时器和电源模块的输出端电性连接，单片机控制器分别与数据处理模块、RAM存储器、ROM存储器、数据库和无线射频收发模块电性连接，数据采集控制模块的输入端分别与第一压电式传感器和光电传感器的输出端电性连接，无线射频收发模块通过GPRS网络与外部设备连接，该发明的有益效果是利用互联网数据传输和数据处理的优越性，提高了测试准确率和测试效率。

Description

基于互联网的绝对值定标的动平衡机电测显示箱控制系统

技术领域

本发明属于机器或部件的动、静平衡测试设备技术领域，尤其涉及一种基于互联网的绝对值定标的动平衡机电测显示箱控制系统。

背景技术

目前，当零件作旋转运动时，例如各种传动轴、主轴、风机、水泵叶轮、刀具、电动机和汽轮机的转子等，统称为回转体。在理想的情况下回转体旋转与不旋转时，对轴承产生的压力是一样的，这样的回转体是平衡的回转体。但工程中的各种回转体，由于材质不均匀或毛坯缺陷、加工及装配中产生的误差，甚至设计时就具有非对称的几何形状等多种因素，使得回转体在旋转时，其上每个微小质点产生的离心惯性力不能相互抵消，离心惯性力通过轴承作用到机械及其基础上，引起振动，产生了噪音，加速轴承磨损，缩短了机械寿命，严重时能造成破坏性事故。为此，必须对转子进行平衡，使其达到允许的平衡精度等级，或使因此产生的机械振动幅度降在允许的范围内。

传统的转子动、静平衡的测试方式为：利用机电信号之间的转换进行判定，但是设备结构复杂，且内部电路极易发生故障，测值多为人为判定，人为误差较大，测试结果准确率较低。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于互联网的，电测结果准确率较高和操作便捷的一种基于互联网的绝对值定标的动平衡机电测显示箱控制系统。

本发明是这样实现的，一种基于互联网的绝对值定标的动平衡机电测显示箱控制系统，包括主体和单片机控制器，所述主体的前端面从上到下依次设置有指示灯、显示器和扬声器，所述显示器的右侧设置有触摸感应键盘，所述触摸感应键盘由按键和电容感应检测电路构成，所述主体通过屏蔽线分别与第一压电式传感器、第二压电式传感器、压力传感器、转速传感器和光电传感器连接，所述单片机控制器的输出端分别与指示灯、显示器、扬声器、程控增益放大器和滤波模块的输入端电性连接，所述单片机控制器的输入端分别与电容感应检测电路、数据采集控制模块、计时器和电源模块的输出端电性连接，所述单片机控制器分别与数据处理模块、RAM存储器、ROM存储器、数据库和无线射频收发模块电性连接，所述数据采集控制模块的输入端分别与第一压电式传感器、第二压电式传感器、压力传感器、转速传感器和光电传感器的输出端电性连接，所述无线射频收发模块通过GPRS网络与外部设备连接；

所述显示器具体为LED显示器；所述触摸感应键盘下方设置有接口；所述外部设备为电脑、手机具有网络连接功能的电子产品。

进一步，所述单片机控制器设置有切面转化模块，所述切面转化为二维图像且填充该图像边缘下方，使其成为具有颜色的彩色图像按以下方法进行：

数字调制信号MASK、MFSK、MPSK的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面表示为：

其中，是宽度为T_b-τ的门函数；

以上三式只有的系数不同，MASK信号的不恒为1；MFSK信号的不恒为1；对于2ASK信号，a_n＝0,1；对于4ASK信号，a_n＝0,1，2，3，两种信号的不同，分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓也不同；对于2FSK信号，f_m＝-Δf,Δf；对于4FSK信号，f_m＝-3Δf,-Δf,Δf,3Δf，两种信号的不同，分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓也不同；

将分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面转化为二维图像并设置小于切面最大值的像素点(s,z)的像素值为其中ξ和λ分别为图像红、绿、蓝三原色的值，使图像成为具有颜色的彩色图像。

进一步，所述扬声器设置有声波弥散曲线数值求解模块，所述声波弥散曲线数值求解模块的求解方法利用弥散方程模值在零点附近的收敛性求解声波传感器中的弥散特性，对实波数域与复波数域的情况均适用；包括：

根据波数的求解空间确定扫描单元的形式；声波在不同结构中传播的弥散方程为二元超越方程f(ω,ξ)＝0，当在实波数域和纯需波数的情况下求解此方程时，频率ω和波数ξ组成了一个二维平面，而方程f(ω,ξ)＝0的解则是一条条平面内的曲线，选择固定频率或者波数中的任意一个会得到ω-ξ二维平面内的一条直线，再用线元对这条直线进行扫描，线元在ω-ξ二维平面内与弥散曲线的交点是唯一的；当在复波数域内求解此方程时，波数ξ为复数，令ξ＝a+bi，a,b均为实数，则方程g(a,b,ξ)＝f(ω,ξ)＝0；方程变为a,b,ξ的三元超越方程，波数的实部a，虚部b以及频率ω组成了一个三维空间，而方程g(a,b,ξ)＝0的解是一条条空间内的曲线，选择固定波数的实部a，虚部b以及频率ω中任意一个会得到a-b-ξ空间中的一个平面，再用面元对这个平面进行扫描，面元在a-b-ξ的三维空间中与弥散曲线的交点是唯一的；

利用扫描单元比较找出在相应空间中弥散方程模值的极小值点；在选择好相应的扫面微元后，取步长划分微元，比较划分节点上方程的模值|f(ω,ξ)|的大小，找出弥散方程模值取最小值的节点，若节点不取在扫描微元的边界节点上，则此节点即为模值极小值点，然后依次进入下一个扫描微元，新的扫描微元需将上一扫描微元中的部分边界节点包含在内部；最后，以某一步长改变初始固定的频率或波数的值，找出空间中的所有弥散方程的模值极小值点；

利用弥散方程的模值在零点附近的收敛性判断极小值点是否为零点；在扫描微元中得到方程模值取极小值的某个节点后，以此节点为中心，相邻节点为边界节点，形成新的微元，取合适的步长划分此微元，计算新微元节点上的方程模值，比较得出取最小值的节点；重复上述过程，得到一系列模值递减的极小值节点，若初始极小值节点的模值比上最新极小值节点的模值趋向于无穷，则此极小值节点为零点。

进一步，所述无线射频收发模块的能量估计方法包括：

在无线传感器网络每个簇中，如果能知道相邻节点的剩余能量，就能选取剩余能量较多的节点作为新簇首，以达到均衡能量消耗，最大化每个簇的网络生命的目的；

同一个无线传感器网络每个节点一般采用相同型号的设备；每个节点传输一个单位数据所需的E_proc近似相等，接收一个单位数据所需的E_jr也近似相等；d_ij值是一定的，从节点i到节点j的E^ij _was和从节点j到节点i的E^ji _was也近似相等；

节点t为旧簇首，节点i为该簇中的其他一节点，从节点t到节点i传输一个单位数据所需能量为E_tis，信号处理所需的能量为E_proc，抵消传输路径损耗所需的能量为E^si _was，那么根据：

E_tis＝E_proc+E^si _was (2.1)

从节点i到节点t传输一个单位数据所需能量为E_its，抵消传输路径损耗所需的能量为E^it _was，那么：

E_its＝E_proc+E^it _was (2.2)

由于

E^ti _was＝E^it _was (2.3)

将公式(2.3)代入公式(2.2)，比较(2.1)可得：

E_tis＝E_its；

即从节点i到节点t传输一个单位数据所需能量等于从节点t到节点i传输一个单位数据所需能量；

另外，节点t接收一个单位数据所需的E_tr与节点i接收一个单位数据所需的E_ir也相等；

某时间周期内节点i接收m个数据，发送n个数据，那么节点i的能量总消耗为e_i(k)：

e_i(k)＝mE_tr+nE_tis (2.4)

知道相邻节点某时间周期内节点i接收和发送的数据量，就可根据簇首的E_tis和E_tr，算出某时间周期内节点i的能量总消耗，从而得到该节点的剩余能量。

本发明提供的基于互联网的绝对值定标的动平衡机电测显示箱控制系统，充分地利用互联网数据传输与数据处理的优越性，提高了测试数据处理速度和测试结果准确率，通过利用各种传感器避免了传统测试方法中电路复杂的弊端，测试结果能够及时反馈，且测试结果能够及时保存，外部设备通过GPRS网络可对单片机控制器远程控制，提高了操作的便利性，设备操作简单，使用便捷。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于互联网的绝对值定标的动平衡机电测显示箱控制系统结构示意图。

图2是本发明实施例提供的基于互联网的绝对值定标的动平衡机电测显示箱控制系统实物图。

图中：1、主体；2、单片机控制器；3、指示灯；4、显示器；5、扬声器；6、触摸感应键盘；7、按键；8、电容感应检测电路；9、屏蔽线；10、第一压电式传感器；11、第二压电式传感器；12、压力传感器；13、转速传感器；14、光电传感器；15、程控增益放大器；16、滤波模块；17、数据采集控制模块；18、计时器；19、电源模块；20、数据处理模块；21、RAM存储器；22、ROM存储器；23、数据库；24、无线射频收发模块；25、GPRS网络；26、外部设备；27、接口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

本发明实施例提供的基于互联网的绝对值定标的动平衡机电测显示箱控制系统，包括主体1和单片机控制器2，所述主体1的前端面从上到下依次设置有指示灯3、显示器4和扬声器5，所述显示器4的右侧设置有触摸感应键盘6，所述触摸感应键盘6由按键7和电容感应检测电路8构成，所述主体1通过屏蔽线9分别与第一压电式传感器10、第二压电式传感器11、压力传感器12、转速传感器13和光电传感器14连接，所述单片机控制器2的输出端分别与指示灯3、显示器4、扬声器5、程控增益放大器15和滤波模块16的输入端电性连接，所述单片机控制器2的输入端分别与电容感应检测电路8、数据采集控制模块17、计时器18和电源模块19的输出端电性连接，所述单片机控制器2分别与数据处理模块20、RAM存储器21、ROM存储器22、数据库23和无线射频收发模块24电性连接，所述数据采集控制模块17的输入端分别与第一压电式传感器10、第二压电式传感器11、压力传感器12、转速传感器13和光电传感器14的输出端电性连接，所述无线射频收发模块24通过GPRS网络25与外部设备26连接。

进一步，所述显示器4具体为LED显示器4。

进一步，所述触摸感应键盘6下方设置有接口27。

进一步，所述外部设备26为电脑、手机等具有网络连接功能的电子产品。

进一步，所述单片机控制器设置有切面转化模块，所述切面转化为二维图像且填充该图像边缘下方，使其成为具有颜色的彩色图像按以下方法进行：

数字调制信号MASK、MFSK、MPSK的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面表示为：

其中，是宽度为T_b-τ的门函数；

以上三式只有的系数不同，MASK信号的不恒为1；MFSK信号的不恒为1；对于2ASK信号，a_n＝0,1；对于4ASK信号，a_n＝0,1，2，3，两种信号的不同，分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓也不同；对于2FSK信号，f_m＝-Δf,Δf；对于4FSK信号，f_m＝-3Δf,-Δf,Δf,3Δf，两种信号的不同，分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓也不同；

将分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面转化为二维图像并设置小于切面最大值的像素点(s,z)的像素值为其中ξ和λ分别为图像红、绿、蓝三原色的值，使图像成为具有颜色的彩色图像。

进一步，所述扬声器设置有声波弥散曲线数值求解模块，所述声波弥散曲线数值求解模块的求解方法利用弥散方程模值在零点附近的收敛性求解声波传感器中的弥散特性，对实波数域与复波数域的情况均适用；包括：

根据波数的求解空间确定扫描单元的形式；声波在不同结构中传播的弥散方程为二元超越方程f(ω,ξ)＝0，当在实波数域和纯需波数的情况下求解此方程时，频率ω和波数ξ组成了一个二维平面，而方程f(ω,ξ)＝0的解则是一条条平面内的曲线，选择固定频率或者波数中的任意一个会得到ω-ξ二维平面内的一条直线，再用线元对这条直线进行扫描，线元在ω-ξ二维平面内与弥散曲线的交点是唯一的；当在复波数域内求解此方程时，波数ξ为复数，令ξ＝a+bi，a,b均为实数，则方程g(a,b,ξ)＝f(ω,ξ)＝0；方程变为a,b,ξ的三元超越方程，波数的实部a，虚部b以及频率ω组成了一个三维空间，而方程g(a,b,ξ)＝0的解是一条条空间内的曲线，选择固定波数的实部a，虚部b以及频率ω中任意一个会得到a-b-ξ空间中的一个平面，再用面元对这个平面进行扫描，面元在a-b-ξ的三维空间中与弥散曲线的交点是唯一的；

利用扫描单元比较找出在相应空间中弥散方程模值的极小值点；在选择好相应的扫面微元后，取步长划分微元，比较划分节点上方程的模值|f(ω,ξ)|的大小，找出弥散方程模值取最小值的节点，若节点不取在扫描微元的边界节点上，则此节点即为模值极小值点，然后依次进入下一个扫描微元，新的扫描微元需将上一扫描微元中的部分边界节点包含在内部；最后，以某一步长改变初始固定的频率或波数的值，找出空间中的所有弥散方程的模值极小值点；

利用弥散方程的模值在零点附近的收敛性判断极小值点是否为零点；在扫描微元中得到方程模值取极小值的某个节点后，以此节点为中心，相邻节点为边界节点，形成新的微元，取合适的步长划分此微元，计算新微元节点上的方程模值，比较得出取最小值的节点；重复上述过程，得到一系列模值递减的极小值节点，若初始极小值节点的模值比上最新极小值节点的模值趋向于无穷，则此极小值节点为零点。

进一步，所述无线射频收发模块的能量估计方法包括：

在无线传感器网络每个簇中，如果能知道相邻节点的剩余能量，就能选取剩余能量较多的节点作为新簇首，以达到均衡能量消耗，最大化每个簇的网络生命的目的；

同一个无线传感器网络每个节点一般采用相同型号的设备；每个节点传输一个单位数据所需的E_proc近似相等，接收一个单位数据所需的E_jr也近似相等；d_ij值是一定的，从节点i到节点j的E^ij _was和从节点j到节点i的E^ji _was也近似相等；

节点t为旧簇首，节点i为该簇中的其他一节点，从节点t到节点i传输一个单位数据所需能量为E_tis，信号处理所需的能量为E_proc，抵消传输路径损耗所需的能量为E^si _was，那么根据：

E_tis＝E_proc+E^si _was (2.1)

从节点i到节点t传输一个单位数据所需能量为E_its，抵消传输路径损耗所需的能量为E^it _was，那么：

E_its＝E_proc+E^it _was (2.2)

由于

E^ti _was＝E^it _was (2.3)

将公式(2.3)代入公式(2.2)，比较(2.1)可得：

E_tis＝E_its；

即从节点i到节点t传输一个单位数据所需能量等于从节点t到节点i传输一个单位数据所需能量；

另外，节点t接收一个单位数据所需的E_tr与节点i接收一个单位数据所需的E_ir也相等；

某时间周期内节点i接收m个数据，发送n个数据，那么节点i的能量总消耗为e_i(k)：

e_i(k)＝mE_tr+nE_tis (2.4)

知道相邻节点某时间周期内节点i接收和发送的数据量，就可根据簇首的E_tis和E_tr，算出某时间周期内节点i的能量总消耗，从而得到该节点的剩余能量。

工作原理：该基于互联网的绝对值定标的动平衡机电测显示箱控制系统，第一压电式传感器10和第二压电式传感器11能够分别检测转子不同测点振动情况，并将机械振动转化为电信号，压力传感器12能够检测转子的支撑件所受压力变化情况，转速传感器13能够检测转子转速变化情况，光电传感器14利用光学特性检测转子上测点的振动情况，程控增益放大器15能够对系统产生的电信号自动放大，提高测量精度和测量范围，滤波模块16能够对系统内部电流传导过程中产生的电磁波进行过滤，降低电磁波对系统的干扰，数据采集控制模块17可接收分别来自第一压电式传感器10、第二压电式传感器11、压力传感器12、转速传感器13和光电传感器14的检测信号，计时器18能够对测试时间记录，电源模块19为系统供电，电容感应检测电路8可对单片机控制器2输入操作指令，数据处理模块20能够对检测数据综合处理分析，并反馈给单片机控制器2，RAM存储器21能够对数据临时存储，ROM存储器22能够对数据永久存储，数据库23内存储有多种转子数据，无线射频收发模块24能够接收和发送无线信号，外部设备26能够通过GPRS网络25对单片机控制器2远程控制，通过接口27可连接外部打印机，单片机控制器2根据反馈信号对指示灯3、显示器4和扬声器5输入相应指令，直观的反映电测结果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于互联网的绝对值定标的动平衡机电测显示箱控制系统，包括主体和单片机控制器，其特征在于，所述主体的前端面从上到下依次设置有指示灯、显示器和扬声器，所述显示器的右侧设置有触摸感应键盘，所述触摸感应键盘由按键和电容感应检测电路构成，所述主体通过屏蔽线分别与第一压电式传感器、第二压电式传感器、压力传感器、转速传感器和光电传感器连接，所述单片机控制器的输出端分别与指示灯、显示器、扬声器、程控增益放大器和滤波模块的输入端电性连接，所述单片机控制器的输入端分别与电容感应检测电路、数据采集控制模块、计时器和电源模块的输出端电性连接，所述单片机控制器分别与数据处理模块、RAM存储器、ROM存储器、数据库和无线射频收发模块电性连接，所述数据采集控制模块的输入端分别与第一压电式传感器、第二压电式传感器、压力传感器、转速传感器和光电传感器的输出端电性连接，所述无线射频收发模块通过GPRS网络与外部设备连接；

所述显示器具体为LED显示器；所述触摸感应键盘下方设置有接口；所述外部设备为电脑、手机具有网络连接功能的电子产品；

所述单片机控制器设置有切面转化模块，所述切面转化为二维图像且填充该图像边缘下方，使其成为具有颜色的彩色图像按以下方法进行：

数字调制信号MASK、MFSK、MPSK的分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面表示为：

其中，是宽度为T_b-τ的门函数；

以上三式只有的系数不同，MASK信号的恒为1；MFSK信号的不恒为1；对于2ASK信号，a_n＝0,1；对于4ASK信号，a_n＝0,1，2，3，两种信号的不同，分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓也不同；对于2FSK信号，f_m＝-Δf,Δf；对于4FSK信号，f_m＝-3Δf,-Δf,Δf,3Δf，两种信号的不同，分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面轮廓也不同；

将分数低阶模糊函数的多普勒频移为零的切面转化为二维图像并设置小于切面最大值的像素点(s,z)的像素值为(θ，ξ，λ),(θ,ξ,λ≠255),其中θ、ξ和λ分别为图像红、绿、蓝三原色的值，使图像成为具有颜色的彩色图像。

2.如权利要求1所述的基于互联网的绝对值定标的动平衡机电测显示箱控制系统，其特征在于，所述扬声器设置有声波弥散曲线数值求解模块，所述声波弥散曲线数值求解模块的求解方法利用弥散方程模值在零点附近的收敛性求解声波传感器中的弥散特性，对实波数域与复波数域的情况均适用；包括：

根据波数的求解空间确定扫描单元的形式；声波在不同结构中传播的弥散方程为二元超越方程f(ω,ξ)＝0，当在实波数域和纯需波数的情况下求解此方程时，频率ω和波数ξ组成了一个二维平面，而方程f(ω,ξ)＝0的解则是一条条平面内的曲线，选择固定频率或者波数中的任意一个会得到ω-ξ二维平面内的一条直线，再用线元对这条直线进行扫描，线元在ω-ξ二维平面内与弥散曲线的交点是唯一的；当在复波数域内求解此方程时，波数ξ为复数，令ξ＝a+bi，a,b均为实数，则方程g(a,b,ξ)＝f(ω,ξ)＝0；方程变为a,b,ξ的三元超越方程，波数的实部a，虚部b以及频率ω组成了一个三维空间，而方程g(a,b,ξ)＝0的解是一条条空间内的曲线，选择固定波数的实部a，虚部b以及频率ω中任意一个会得到a-b-ξ空间中的一个平面，再用面元对这个平面进行扫描，面元在a-b-ξ的三维空间中与弥散曲线的交点是唯一的；

利用扫描单元比较找出在相应空间中弥散方程模值的极小值点；在选择好相应的扫面微元后，取步长划分微元，比较划分节点上方程的模值|f(ω,ξ)|的大小，找出弥散方程模值取最小值的节点，若节点不取在扫描微元的边界节点上，则此节点即为模值极小值点，然后依次进入下一个扫描微元，新的扫描微元需将上一扫描微元中的部分边界节点包含在内部；最后，以某一步长改变初始固定的频率或波数的值，找出空间中的所有弥散方程的模值极小值点；

利用弥散方程的模值在零点附近的收敛性判断极小值点是否为零点；在扫描微元中得到方程模值取极小值的某个节点后，以此节点为中心，相邻节点为边界节点，形成新的微元，取合适的步长划分此微元，计算新微元节点上的方程模值，比较得出取最小值的节点；重复上述过程，得到一系列模值递减的极小值节点，若初始极小值节点的模值比上最新极小值节点的模值趋向于无穷，则此极小值节点为零点。

3.如权利要求1所述的基于互联网的绝对值定标的动平衡机电测显示箱控制系统，其特征在于，所述无线射频收发模块的能量估计方法包括：

在无线传感器网络每个簇中，如果能知道相邻节点的剩余能量，就能选取剩余能量较多的节点作为新簇首，以达到均衡能量消耗，最大化每个簇的网络生命的目的；

同一个无线传感器网络每个节点一般采用相同型号的设备；每个节点传输一个单位数据所需的E_proc近似相等，接收一个单位数据所需的E_jr也近似相等；d_ij值是一定的，从节点i到节点j的E^ij _was和从节点j到节点i的E^ji _was也近似相等；

节点t为旧簇首，节点i为该簇中的其他一节点，从节点t到节点i传输一个单位数据所需能量为E_tis，信号处理所需的能量为E_proc，抵消传输路径损耗所需的能量为E^si _was，那么根据：

E_tis＝E_proc+E^si _was (2.1)

从节点i到节点t传输一个单位数据所需能量为E_its，抵消传输路径损耗所需的能量为E^it _was，那么：

E_its＝E_proc+E^it _was (2.2)

由于

E^ti _was＝E^it _was (2.3)

将公式(2.3)代入公式(2.2)，比较(2.1)可得：

E_tis＝E_its；

即从节点i到节点t传输一个单位数据所需能量等于从节点t到节点i传输一个单位数据所需能量；

另外，节点t接收一个单位数据所需的E_tr与节点i接收一个单位数据所需的E_ir也相等；

某时间周期内节点i接收m个数据，发送n个数据，那么节点i的能量总消耗为e_i(k)：

e_i(k)＝mE_tr+nE_tis (2.4)

知道相邻节点某时间周期内节点i接收和发送的数据量，就可根据簇首的E_tis和E_tr，算出某时间周期内节点i的能量总消耗，从而得到该节点的剩余能量。