上海海事大学硕士毕业论文
图2-1上海港集装箱桥吊群
桥吊机房的电机分为小车电机、大梁俯仰电机和起升电机。起升电机和小车电机工作强度大，容易出问题。本论文是以桥吊的起升电机文研究对象的。图2-2是桥吊机房内的起升电机位置分布图。其中电机上的传感器采集的数据就是论文的原始数据来源。
图2-2 桥吊起升机构
2.1.2 信号采集的硬件及软件
一、 相关硬件介绍
本试验应用其现场采集信号，并能进行初步处理，包括去噪声以及
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解包络，以便与HHT能量谱分析方法进行比较。
美国PCB公司高频冲击振动传感器：IMI 621B41（如图4-3所示）
选择传感器，首先要考虑灵敏度问题，通常灵敏度越高越好。响应特性必须满足不失真测量条件。另外也要注意传感器的线性范围，只有保证传感器工作在其线性范围内，才能保证其测量的精确度。还要注意传感器的精确度，
图4-3 振动传感器
其表示传感器的输出与被测量真值一致的程
度。
本试验选择的高冲击振动传感器，其灵敏度：0.5 mV/g；测量范围：±10,000g pk；频率范围：1—10,000Hz；非线性度 ≤ 0.1 %；横向灵敏度 ≤ 3 %；温度范围 –54—121 °C；激励电压 18—30 VDC；重量42克。
美国SRS带通滤波器：SR650（如图4-4所示）
按照信号通过滤波器的情况来分，滤波器分为低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器以及带阻滤波器。本试验选择SR650高/低通双通道可编程滤波器。其各项指标如下：
图4-4 带通滤波器
115dB/倍频程衰减速率；1 Hz—100KHz截止频率；0.1dB通带波动；
80dB阻带衰减；4nV√Hz输出噪声；80dB增益；GPIB和RS—232接口。
(4) 上海海事大学多参数信号调理采集器（如图4-5所示）
信号调理采集器与状态监测系统相配合是信号采集、分析与处理的重要工具。在试验中，设置各参数，选择合适的通道，采集信号，读取信号。
测试仪器除了以上介绍以外，为了配合试验，我们还采用了美国PCB公司4通道信号调理器（PCB
图 4-5 信号调理器
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442B104）、IBM T43便携机，以及MATLAB/TOOLBOX计算平台等。 二、相关软件介绍
本文运用了由上海海事大学上海港口机械质量监督检验测试中心自行研制的《网络型起重机状态监评系统（NetCAMS）》系统软件，如图2-X
所示。该系统日趋发展，已经集故障诊断技术、状态监测技术、计算机数据处理技术和网络通讯技术等于一身，同时服务于科研与教学。它实现了技术性能状态管理的计算机信息化，为设备一生管理建立状态信息档案，提供手段和方法。同
时，它也是机器状态的“体温计”，监测与评价（A-E分类）的有机结合，实现动态评估 。
NetCAMS系统含有四大部分：（1）信号处理与数据管理；（2）起重机机械状态测评管系统；（3）工程测试与专家分析；（4）教学实验与数据处理。它拥有处理各种静态和动态数据的功能，布置在港机各个金属结构的传感器的数据，经过放大调理后进入系统进行分析研究，最终对港机的各项性能指标评估。系统拥有32个通道，可以满足32个不同参数的评估，也可通过企业局域网远程监控。评估结束后，能够自动生成报告，报告中对各个测点进行了详细的分析，此项技术填补了国内空白，在国际上也处于先进水平。
2.1.3 桥吊电机测点介绍
本论文的数据来源于2011．1～2011．7期间，我们对上海某集装箱码头的四台桥吊经行现场实验并采集数据，以下是其中一台#8115桥吊的左侧起升电机（如图2-X）为实例进行说明。图2-X，是左侧起升电机温
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度测点的示意图。
测点18、19 测点20 图2-X 左侧起升电机温度测点的示意图 由图2-X和2-X可知，在桥吊左侧的起升电机上，布置了三个测点。各测点的含义如表2-1所示。 表2-1 桥吊起升电机测点布置说明 起 升 电 机 测点编号 HML1V HML1A HML1W 测点定义 左侧起升电机振动烈度（V向） 左侧起升电机振动烈度（A向） 左侧起升电机温度 采集通道 18通道 19通道 20通道
2.1.4 采集数据信息的特点
NetCAMS系统采用的是边采集边处理信号的方法。采集的时间间隔大约是0.8秒，采集2000个点，处理的时间大约是3秒，处理方法因处理信号的不同而不同。温度信号是一边采集，一边求取2000个点的温度的平均值。振动信号，NetCAMS系统边采集边将振动信号转化成振动烈度（反映的是振动速度的有效值），在ISO标准中，振动烈度就是振动速度的最大均方根值。
2.2 数据预处理技术
数据预处理是对数据再加工，检查数据的完整性和一致性，对噪音信
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号进行平滑，对丢失数据进行修补，剔出“脏”数据等过程。
本文的数据来源于桥吊电机正常工作的实时信号，所以数据中肯定会有各种干扰信号。有些数据是零，有些数据却非常大，这些数据都是要剔除的，否则就会影响整个数据的准确性。
2.2.1 NetCAMS系统处理技术
NetCAMS系统主要运用信号采处理模块中的信号调理功能对信号进行处理，得到没有毛刺的信号，以下是以2010年5月10日至2010年5月16日的温度和振动信号为例说明系统的预处理功能。如图2-X，2-X所示。无论是对温度信号还是振动信号，NetCAMS系统都能进行信号的预处理得到理想的数据。并为后期的技术处理，打下了坚实的基础。
图2- 2010.5.9至2010.5.15桥吊左侧起升 图2- 2010.5.9至2010.5.15
桥吊左侧起升电机温度信号（带毛刺） 电机径向振动信号（带毛刺）
毛刺 毛刺
2010.5.9至2010.5.15桥吊左侧起升 2010.5.9至2010.5.15桥吊左侧起
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