基于STM32与FPGA自适应谱线增强轴承故障检测系统

来源：电子测量技术杂志2024年第15期北京时间：

作者：祝克辉，王衍学，戴伟杰

单位：北京建筑大学机电与车辆工程学院 北京 100044

摘要：滚动轴承在运行过程中出现故障可能会造成严重的后果，对轴承进行在线检测具有重要意义。针对滚动轴承在线检测难题，设计一套基于STM32与FPGA的便携式轴承故障在线检测系统。在硬件方面，采用FPGA芯片作为数据处理单元，实现轴承振动信号A/D转换与在线采集，并对采集信号进行降噪、包络谱分析以及故障频率提取，利用LCD屏实时显示轴承振动信号时域波形与故障频谱。通过STM32单片机设计系统UI控制界面，对采样率、波形显示进行控制并显示诊断结果，实现人机友好交互。在算法方面，利用FPGA实现自适应谱线增强技术对采集信号进行降噪，通过包络谱分析获得故障频谱并提取故障特征频率。最后利用自建机械综合故障模拟试验台对该系统进行测试，实验结果表明系统可以有效提取轴承故障频率，对比软件检测方案速度提升约30倍，满足在线检测需求。

关键词：FPGA;自适应谱线增强技术;STM32;在线检测

基金资助：国家自然科学基金（52275079）、广西科技重大专项（桂科AA23062031）、北京市西城区优秀人才培养项目（06268321001）、青年北京学者项目（21147523014）、北京建筑大学研究生创新项目（PG2024143）资助