[发明专利]基于FPGA的船用中低速柴油机气缸压力在线监测系统

摘要

本发明公开了一种基于FPGA的船用中低速柴油机气缸压力在线监测系统，该系统包括传感器、信号调理单元、采集控制单元和上位机；传感器包括上止点传感器，曲轴转角传感器和气缸压力传感器；采集控制单元以上止点和曲轴转角脉冲触发同步等曲轴转角采集多缸缸压信号，并进行预处理；上位机通过读取预处理后的缸压数据，并进行分析处理对比显示各缸示功图。本发明解决了船用中低速柴油机多缸缸内压力同步等曲轴转角测量、断线监测、预处理、气缸压力特征参数计算、对比显示、以太网数据传输等技术集成的难题，充分利用硬件资源提高了系统的集成度和可靠性，节约成本，具有可扩展性，可为船用中低速柴油机在线性能监测提供有效手段。

主权项

一种基于FPGA的船用中低速柴油机气缸压力在线监测系统，包括：传感器，所述传感器包括用于获取气缸缸内压力数据的缸压传感器、用于获取柴油机上止点脉冲信号的上止点传感器和用于获取柴油机曲轴转角信号的曲轴转角传感器；信号调理单元，所述信号调理单元包括缸压调理模块和触发信号调理模块，所述缸压调理模块用于将气缸压力传感器的输出调理为2.5V范围内的电压信号供采集控制单元采集；触发信号调理将上止点和曲轴转角传感器的信号输出调理为标准的TTL信号；采集控制单元，用于对信号调理单元处理的船用柴油机多缸缸压信号进行等曲轴转角同步采集和预处理；所述预处理包括断线检测、曲轴转角脉冲畸变点判断、瞬时转速计算和缸压信号周期平均；所述采集控制单元的等曲轴转角同步采集方法如下：船用中低速柴油机多缸缸内压力等曲轴转角同步测量，曲轴转角信号接入FPGA某一全局时钟引脚，通过其他多个全局时钟引脚同步输出作为A/D转换器的数据采集触发信号，A/D转换器数据输出的同步时钟由控制器FPGA产生，系统以上止点和曲轴转角信号触发采集，从而实现柴油机多缸气缸压力的同步等曲轴转角采集。上位机，用于通过预处理后的缸压数据，并进行分析处理、计算气缸压力特征参数，对比显示各缸示功图。