创客商业计划书-副本13916.docx

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1、武汉理工大大学创客大赛商商业计划划书项目类型： 产品技技术类 项目名称： 船用轴轴功率仪仪研发设设计 团队名称： 申请人： 联系电话： 电子邮箱： 指导教师：_ _ 2017年年 110 月 20 日1、报名团团队简介介1.1申报报人身份份证、学学生证复复印件1.2企业业及团队队成员基基本情况况2、项目介介绍2.1产品品背景船舶动力系系统是整整个船舶舶的核心心，动力力系统出出现故障障将直接接影响着着船舶的的运行状状态。因因此，对对船舶动动力系统统的运行行状态进进行实时时的监测测是很有有必要的的。船舶舶动力系系统的运运行状态态涉及到到众多的的物理量量，其中中最直接接反应其其运行状状态的参参数是船

2、船舶的轴轴功率。通通过对船船舶轴功功率的在在线监测测，能够够实时了了解到主主机的运运行状态态，为提提前发现现潜在的的故障提提供依据据，从而而避免因因故障而而造成的的重大船船舶运行行事故。 目前前国内外外船舶轴轴功率测测量方法法众多，均均是通过过间接测测量轴的的输出扭扭矩和轴轴的转速速来得到到，其中中转速测测量技术术已经十十分成熟熟。扭矩矩测量应应用较广广泛的是是采用应应变片式式扭矩仪仪和相位位差式扭扭矩传感感器。应应变片技技术越来来越成熟熟，具有有应用范范围广、测测量精度度高、性性能稳定定等特点点，但应应变片的的安装及及环境因因素对精精度影响响比较明明显，而而且将它它用在舰舰船等大大型船舶舶上

3、做长长期监测测，电池池电量还还未得到到有效的的解决。相相位差式式扭矩测测量仪属属于非接接触式测测量，具具有结构构简单、响响应速度度快、灵灵敏度高高等特点点，但不不同类型型的却也也有各自自的缺点点，如钢钢弦测功功仪不能能测高速速轴且精精度低、磁磁弹式准准确度底底且易受受外界电电磁干扰扰等。由由此可见见扭矩测测量技术术有待进进一步发发展，以以提高测测量的精精度。光电非接触触式转动动轴扭矩矩功率测测量系统统的设计计，是针针对船舶舶轴系系系统转动动的状态态监测和和故障诊诊断的需需要而产产生的。通通过测量量轴系发发生扭转转的程度度大小，可可以计算算出轴系系上的扭扭矩大小小和轴系系传递的的功率的的大小。采

4、采用光电电技术来来测量被被测转动动轴的扭扭转角度度，根据据该扭转转角度能能够由计计算机计计算被测测转动轴轴的扭矩矩和功率率。在实实验室环环境条件件下能够够较方便便准确地地测量动动力装置置的轴功功率(或或输出扭扭矩)，而而在船上上现场测测量轴功功率并不不容易，同同时也很很难对其其进行精精确测定定。但是是，在某某些情况况下，精精确测量量轴功率率是监测测机组工工况及故故障诊断断必不可可少的工工作。近近年来，扭扭矩仪为为了满足足测量发发动机功功率输出出的需要要已开发发出来，进进行监测测的方法法多样，各各种检测测仪器性性能各异异，结构构形式繁繁多，它它们在各各种不同同的场合合及环境境下各有有一定的的使用

5、价价值。但但使用时时都要做做大量的的准备工工作，如如：轴及及传感器器的反复复安装、信信号的传传输等需需要多次次停机并并反复进进行信号号修正等等问题，因因此提高高轴功率率测量的的准确度度、数据据的可靠靠性尤为为重要。提提高轴功功率测量量的准确确性是减减少事故故发生、保保证主机机正常运运行的重重要手段段；提高高轴功率率测量的的精度才才能对船船舶动力力装置进进行准确确有效的的在线监监测。因因此，对对轴功率率测量方方法进行行研究具具有重要要的现实实意义和和工程应应用价值值。所以以，本课课题从实实际出发发，研发发一套基基于相位位差原理理的光电电非接触触式轴功功率测量量系统，以以提高轴轴功率测测试的精精度

6、，从从而发挥挥更好的的功效。同时，本项目产品其成本较之前测量轴功率的仪器更低，并且可以达到更好的测量效果，其易拆装的特性也能适应各种船只的需求，达到更好的经济效应。 2.2产品品介绍产品原理性性介绍：仪器测量功功率的方方法主要要是去测测量轴的的扭矩和和转速，功功率与扭扭矩、转转速之间间存在已已知的比比例关系系，通过过测量轴轴系的输输出扭矩矩和转速速就能间间接地获获得功率率的值。其中，传动轴转速的测量技术已经发展的相当完善了，而扭矩测量技术还存在一定的问题，需要进一步的研究与发展。传动轴的转速是很容易测量的，常采用的方法有：测频法和测周法等等。而传动轴上的输出扭矩测量方法主要是两种：吸收法和传递

7、法。其中吸收法主要应用在实验室中测量扭矩，它让测功机给传动轴一个制动力矩，此时制动力矩与动力装置的输出扭矩大小相等，通过测量制动力矩就可以获得输出扭矩的值，常用到的是水力或者电力测功机。而传递法是通过间接测量传动轴上两个相对横截面上的相对扭转角，以此来计算扭矩值。实船上由于测量条件的限制，在扭矩测量中应用的是传递法，根据使用的测量方法和测量参数不同可分为应变式、相位差式和其他类别的轴功率测量方法。随着科技的的发展，更更多的新新技术涌涌现不断断，但扭扭矩传感感器所依依据的基基本原理理仍未有有改变，应应用最为为广泛的的传感器器分为应应变式和和相位式式。目前前扭矩测测量包括括应变式式、红外外激光式式

8、、磁弹弹性式、电电容式、磁磁电式、光光电式、激激光多普普勒式、光光纤光栅栅式等，这这些扭矩矩测量仪仪原理为为相位差差式或者者应变片片式。通通过对国国内外研研究现状状的分析析，目前前的轴功功率测量量系统还还存在诸诸多问题题。在相相位差式式轴功率率测量系系统中：首先，相相位差测测量系统统的设计计缺乏对对环境影影响因素素的考虑虑，通过过对国内内外有关关的学术术刊物、电电子技术术网站和和国际国国内有关关学术会会议的论论文集进进行分析析，相位位差测量量系统的的构建前前提是在在理想环环境状态态下设计计的，缺缺乏现实实性，而而实际上上，温度度、环境境等因素素会引起起相位差差测量系系统中的的器件的的稳定性性，

9、噪声声的干扰扰使测量量精度达达不到预预期要求求的，而而且噪声声的出现现不仅仅仅是环境境因素，还还有系统统中芯片片自己的的噪声和和芯片之之间的噪噪声，噪噪声是在在设计前前期就应应该考虑虑的问题题，分析析噪声产产生的原原因，解解决噪声声干扰的的问题，都都是设计计中值得得考虑的的问题;其次，将将需要测测量的信信号a及及其参考考信号bb分别送送入高速速数据采采集系统统进行数数据的采采集与处处理，由由于是高速速数据采采集，单单片机相相对A/D采样样来说远远远不够够，另外外由于传输信信号抖动动，动态态范围大大，同时时也需要要高速采采压，所所以对高高速A/D采样样芯片的的选择也也是重要要的因素素之一;最后，

10、测测量的相相位差精精度不够够，传统统的相位位差测量量系统需需要采用用多片中中小规模模集成电电路，不不仅电路路复杂，适适用的频频率范围围窄。而而且，测测量相位位差的精精度不高高，在实实际应用用中存在在着不足足之处。虽虽然当前前相位差差测量系系统电路路简单化化，能同同时测量量从低频频到2.7GHHz频率率范围内内两输入入信号之之间的幅幅度比和和相位差差，但由由于系统统设计存存在对其其他因素素考虑的的欠缺，测测量精度度仍未有有所提高高。因此此，如何何提高相相位差测测量精度度，是对对相位差差测量系系统设计计需要完完善和发发展的主主要问题题。光电非接触触式转动动轴扭矩矩测量装装置是由由编码轮轮、光电开开

11、关、微微处理系统（包包括单片片机，FFPGAA芯片）、输入输出等部分组成。本系统装置是基于相位差式轴功率测量仪, 该系统主要采用光电开关传感器。本系统由光电开关、光电码盘、控制器、计算机以及相关电路组成，编码轮固定安装在转动轴上，光电开关的槽口正对着编码轮，并且固定在编码轮的边缘，当编码轮随着被测轴转动时，光电开关的光电检测器与发光二极管之间的光路被周期的打开或关闭，光电开关输出同周期的开闭相间的脉冲。控制器首先将光电开关传输的电信号经过处理后，传输到现场可编程门阵列芯片，将信号进行与、异或逻辑运算，消除或减少时间漂移或温度漂移产生的误差，得到真实的相位差信号，并将此相位差信号存储在数据单元中

12、，接着传输到单片机当中，结合测定的速度值，计算出转动轴的扭矩和轴功率。计算机将控制器中的数值显示出来，并且在计算机中可以对数值进行数理统计、数据分析，以图表的形式显示出来。其结构如下：图2.1光光电非接接触式转转动轴扭扭矩功率率测量装装置的结结构示意意图图中：1.被测转转动轴；2.第第一光电电码盘； 3.第一通通光孔； 4.第二光光电码盘盘； 55.第二二通光孔孔；6.第一光光电开关关； 77.第二二光电开开关； 8.轴轴承； 9.第第一导线线；100.第二二导线；11.控制器器；122.计算算机；113.显显示器； 144. LLCD显显示屏； 155.挡光光板； 16.第三光光电码盘盘；

13、117.第第四光电电码盘； 188.第五五光电码码盘； 19.第六光光电码盘盘。本项目总体体介绍：主要针对轴轴功率测测量仪器器机械加加工、安安装、数数据采集集、软件件数据处处理与分分析的需需求，确确定扭矩矩轴功率率测量系系统的总总体方案案。机械部分主主要包括括：（1）光电电编码盘盘（2）传感感器光电电开关的的安装支支架（3）仪器器的外观观及整体体硬件设计主主要包括括：（1）光电电式传感感器传感感元件（2）单片片机（3）FPPGA（4）信号号处理电电路部分分a.比较迟迟滞电路路b.控制器器外围电电路c.现场可可编程门门阵列（FFPGAA）的外外围电路路d.单片机机的外围围电路软件开发主主要包括括

14、：（1）将电电信号进进行逻辑辑运算，然然后存储储在芯片片的存储储空间里里。单片片机串口口通信程程序流程程设计、单单片机部部分程序序、上位位机串行行通信程程序设计计、上位位机（PPC）的的串口通通信程序序的设计计。（2）选用用ATmmegaa1288支持CC语言开开发，可可以在WWINAAVR环环境下编编程、编编译在AAVRSStuddio环环境下下下载与调调试。（3）基于于Vissuall C+的软软件界面面设计（4）扭矩矩、转速速、功率率等数据据的存储储及打印印（5）扭矩矩、转速速、功率率等的数数据处理理与分析析流程图如下下： 图2.2项目具体介介绍：光电式传感感器的选选用传感器的定定义仁者

15、者见仁智智者见智智，但有有共识的的是：传传感器是是将感受受到的外外界信息息，按照照一定的的规律转转换成所所需的有有用信息息的装置置，这些些外界信信息可以以是物理理量、化化学量和和生物量量，根据据外界信信息种类类的不同同，可以以将传感感器分为为物理量量传感器器、化学学量传感感器和生生物量传传感器。传传感器的的分类还还有很多多种方式式，在此此就不讨讨论了。传传感器作作为一种种应用范范围非常常广，基基本上渗渗透到各各个行业业，正因因为此，传感感器的发发展也极极其迅速速。光电式传感感器是传传感器大大家族中中的一员员，因其其反应速速度快，灵灵敏度高高，分辨辨率高，可可靠性和和稳定性性好，可可实现非非接触

16、的的检测，并并且自身身体积小小，携带带方便，易易于安装装，易集集成等优优点被广广泛应用用于各行行各业。基本上上光电传传感器可可以分为为模拟式式传感器器和脉冲冲式传感感器两大大类。模模拟式光光电传感感器通过过光通量量的大小小来确定定光电流流的值，光光通量由由被测非非电量来来决定，这这样光电电流的值值跟被测测非电量量之间就就可以建建立一个个函数关关系，即即可利用用这个函函数关系系来测定定被测非非电量的的变化的的，此类类传感器器主要用用于测量量位移、表表面粗超超度以及及振动参参数等。脉脉冲式光光电传感感器中光光电器件件仅仅输输出两个个稳定状状态“通”与与“断”。当当光电器器件受光光照时，有有电信号号

17、输出，无无光照射射时就没没光信号号输出，这这一类光光电传感感器通常常用于继继电器和和脉冲发发射器，如测量线位移、角位移、角速度的光电脉冲传感器等。在本系统中中应用的的是脉冲冲发生器器一类的的光电传传感器光电电开关。光光电开关关伴随着着光电测测量技术术的要求求而发展展，对其其研究也也一直没没有停步步，现阶阶段，对对光电开开关的研研究集中中在两块块，其一一：原理理性研究究；其二二：应用用性研究究。光电开关的的原理光电开关是是光电式式传感器器的一种种。光电电式传感感器主要要由发射射器、接接收器和和检测电电路三部部分构成。其基本本原理是是光电效效应，即即光生电电。在光光的照射射下，某某些物质质内部的的

18、电子会会被光子子激发出出来而形形成电流流，即光光生电。光光电效应应可分为为内光电电效应，外外光电效效应和光光生伏特特效应，内内光电效效应是光光作用使使光电器器件的电电阻率发发生变化化，如光光敏电阻阻；光生生伏特效效应是指指光作用用使物体体产生一一定方向向的电动动势。如如光敏二二极管和和三极管管，光电电池；外外光电效效应发生生在物体体表面，被被光激发发产生的的电子逸逸出物质质表面，形形成真空空中的电电子的现现象。光电传感器器的发送送器用于于发射光光束，发发射的光光束一般般来源于于半导体体光源，发发光二极极管(LLED)、激光光二极管管及红外外发射二二极管，根根据不同同的要求求选择发发射光源源。本

19、文文对发射射器的主主要要求求是：可可以提供供稳定的的光能量量、光效效率要高高、发散散角小、发发热量要要小220。至至于接收收器，因因为发射射器的光光源是红红外光，显显然在红红外波段段的灵敏敏度尽量量高，接接收器本本身的干干扰要小小，并且且对环境境的敏感感性要尽尽可能低低。鉴于于这些因因素，接接收器一一般选择择由光敏二极管或光敏三极管管，光敏三三极管除除了具有有光敏二二极管能能将光信信号转换换成电信信号的功功能外，还还有对电电信号放放大的功功能，在接收收器的前前面，装装有光学学元件如如透镜和和光圈等等，在其后后面的是是检测电电路，它它能滤出出有效信信号并应用该该信号。这这样当红红外发光光二极管管

20、发出恒恒定光源源，被编编码盘调调制后，周周期性的的光线照照射到光光敏三极极管，光光敏三极极管将光光信号转转换成电电信号，并并将电信信号放大大。又因为编编码盘有有遮光和和通光孔孔之分，所所以接收收器接收收的电信信号就是是一系列列高、低低电平的的脉冲。光电开关的的选型在本系统中中，要求求光电传传感器灵灵敏度高高，响应应速度快快，安装装简单，携携带方便便，并且且维护起起来简单单，并且且结合图图2.11中的传传感器具具体选择择流程图图，在众众多种类类的传感感器中选选择光电电开关。光电开关的的分类有有：1. 对射式光电电开关；2. 镜面反射式式光电开开关；3. 槽式光电开开关；4. 漫反射式光光电开关关

21、；5. 光纤式光电电开关。对射型光电电开关辨辨明不透透明的反反光物体体，有效效距离大大，不易易受干扰扰，但装装置的消消耗高；漫反射射型光电电开关有有效距离离由被测测物体的的发射能能力以及及表面性性质和颜颜色决定定，装置置消耗较较小，但但对被测测物上的的灰尘敏敏感；镜镜面反射射式光电电开关因因为借助助反射镜镜，有较较高的有有效距离离范围，不不易受干干扰，可可以可靠靠的使用用在灰尘尘多的环环境或者者野外；槽式光光电开关关比较安安全可靠靠的适合合检测高高速变化化，能较较好的分分辨透明明与半透透明物体体；光纤纤式光电电开关适适于强电电磁场，高高温环境境，但在在使用过过程中要要保护光光纤头不不受污染染，

22、玻璃璃纤维的的光纤抗抗连续折折弯能力力差，并并且不适适用于低低速测量量，低速速测量时时要保证证精度必必须提高高码盘的的加工难难度。本系统中选选用的是是槽型光光电开关关MOCCH255A，其其外形结结构如图图所示，其其主要性性能参数数如表，MOCH25A的工作温度为-2065C，而船舶轴系的工作温度不会大于65C，所以工作温度是能满足要求的。MOCH25A响应时间为5s，响应速度快，设定本系统的编码轮遮光孔和避光孔个数为24个，轴系的转速为500转/分，MOCH25A的响应时间仅占每个通光孔或遮光孔通过的时间的0.001，。MOCH25A的主要性能参数如表所示。表1 MMOCHH25AA光电特特

23、性（TTa =25 ）参 数符 号 最小值典型值最大值单位条 件输入正 向电 压 VF1-1.21.5VIF=200mAVF2-1.41.85IF=1000mAA，tp=1000s,tp/T=0.001VF3-2.64.0AIp=1AA，tp=1000s，tp/T=0.001反 向电 流IR-10VR=5VV波 长p-940-nmIF=200mA视 角21/22-60-DegIF=200mA输出暗电流ICEO-100NAVCE=220V,Ee=0mWW/cmm2饱 和电 压VCE(ssat)-0.4VIc=2mmA,Ee=1mmW/ccm2传输特性集电极电流流Ic(ONN)0.5-10mAVC

24、E=55V IF=200mA上 升时 间t-5-secVCE=55V, IC=1mmA RL=1kk下 降时 间Tf-5-sec光电编码盘盘的设计计编码盘上加加工出多多个均布布格栅，格格栅不停停的通过过连续发发光的光光电管，光光电管接接收端就就能接收收到和格格栅通过过频率相相同的光光的通断断信号，通通过接收收端的光光敏三极极管进而而转化为为变化的的电信号号。本系统的编编码盘设设计如图图所示，编编码盘是是将一个个圆盘沿沿周向平平均分成成N份，其其中通光光孔和遮遮光栅格格对应的的圆心角角是相同同的，每每个扇形形的圆心心需要与与被测转转动轴的的圆心重重合，这这样光电电开关输输出的脉脉冲宽度度就与轴轴

25、转动的的角速度度成正比比，至于于圆心角角的大小小，显然然是越小小，测量量结果的的精度越越高，但但圆心角角越小，加加工难度度就会增增大。其其实在实实际设计计中，每每个通光光孔对应应的圆心心角可以以根据测测量精度度的需要要来确定定，只要要保证在在被测转转动轴的的转速最最大的情情况下，通通光孔对对应的圆圆心角输输出的光光电脉冲冲宽度仍仍然能满满足扭转转角度测测量的精精度要求求，这样样的圆心心角大小小就是合合适的，编编码盘的的内径大大小由待待测轴的的直径决决定。编码盘可以以由金属属、玻璃璃、塑料料等材料料制成。玻玻璃码盘盘在玻璃璃上沉积积很薄的的刻线，其其热稳定定性好，精精度高，易易碎，成成本高；金属

26、码码盘直接接以通与与不通刻刻线，不不易碎，优优点在于于它的加加工工艺艺简单，易易于实现现，并有有较强的的抗干扰扰能力，适适用于温温度、湿湿度、振振动等较较恶劣的的工厂环环境222但但精度没没玻璃码码盘高；塑料码码盘是最最经济的的，成本本低，但但精度、热热稳定性性、寿命命、抗干干扰能力力等均没没有金属属码盘好好。鉴于于本系统统的码盘盘不是通通过刻线线来区分分明暗区区，而是是通过光光信号直直接通过过与否来来设计的的，所以以玻璃码码盘在加加工方面面不能达达到要求求，而塑塑料码盘盘虽然经经济，但但精度、热热稳定性性以及寿寿命比较较差，综综合这些些因素，本本系统的的光电码码盘采用用的是金金属码盘盘铝铝合

27、金码码盘。光电码盘的的设计有有多种，在在本系统统中，在在加工精精度方面面需要保保证通光光孔和遮遮光孔对对应的圆圆心角相相同，本本系统中中的光电电码盘的的外形设设计如图图所示。 图2.3 光电码码盘单片机选型型 单片机是一一种集成成电路芯芯片，它它通过超超大规模模集成电电路技术术把具有有数据处处理能力力的CPPU（微微处理器器）、RRAM（随随机存储储器）、RROM（只只读存储储器）、II/O接接口（输输出输入入电路）、定定时器/计时器器等功能能集成到到一个小小而完整整的计算算机系统统中227。运行速度要要快，片片内资源源要丰富富，具有有存储大大量实时时测试数数据的能能力。1.接口资资源丰富富，

28、能够够很方便便的与下下位机进进行通信信。2.可以预预留部分分扩展性性的接口口，有利利于二次次开发。3.保密性性能良好好，破解解难度相相对很高高。4.片内存存储器支支持多次次烧录，支支持ISSP在线线编程，让让编程变变得更方方便根据系统对对控制系系统的要要求，设设计了两两套方案案：方案一：选选择具有有一些特特殊功能能CPUU的单片片机，比比如说AATMEEL公司司的全新新配置的的精简指指令集RRISCC（Reeducced Insstruuctiion Sett Coompuuterrs）的高速速8位单单片机，简简称AVVR。该该系列单单片机废废除机器器周期，采采用RIISC，以以字为指指令长度

29、度单位，周周期短，运运行速度度快，高高性价比比，高可可靠性等等优势。方案二：选选择专用用控制芯芯片，如如TI公公司研制制的系列DSSP， Inttel公公司研制制生产的的16位位微处理理器8XXX1996MCC（MD）等。这些些芯片的的扩展和和运行速速度很强强，结合合外围电电路可以以达到很很强大的的控制功功能。 综合考虑虑这两个个方案，方方案二开开发难度度大，开开发成本本也比较较高，只只适合理理论研究究，不适适宜实际际的生产产，方案案一的提提到的单单片机已已经足以以满足本本系统所所需要达达到的控控制目标标。因此此在本系系统中决决定选用用AVRR单片机机。 AVR单单片机分分为三个个级别：1.

30、低档Tinny系列列单片机机，200引脚。TTinyy11/12/13/15/16/28，AAT899C10051,AT889C110522。2 中档（标准准）ATT90SS系列单单片机，440 引引脚，如如AT990S112000/23313/85115/885355等。3 高档ATmmegaa系列单单片机，664引脚脚，如AATmeega88/166/322/644/1228,其其存储容容量为88/166/322/644/1228KBB。ATTmegga85515/85335也属属于此类类。结合本系统统的要求求，本系系统选择择了Attmegga1228，AAtmeega1128是是ATMM

31、EL公公司的Atmmegaa系列中中最高配配置的一一款高性性能、低低功耗的的AVRR8位微微处理器器。其有有以下优优势：1. 有先进的RRISCC结构，大大部分指指令可以以在一个个时钟周周期内完完成。2. 非易失存储储器。3. 有JTAGG接口（与与IEEEE11149.1标准准兼容），开开发了IISP功功能。4. 具有优良的的外设特特性。5. 特殊微控制制器特性性，比如如复位、中中断源、省省电模式式等。6. 有53个可可编程的的I/OO接口线线，644引脚的的TQFFP封装装与644引脚的的MLFF封装两两种封装装方式。7. 工作电压有有两种，AATmeega1128LL的电压压为2.7V

32、5.55V，AATmeega1128的的电压时时4.555.5V。FPGA的的选型本系统的研研制涉及及到一些些特别的的逻辑计计算方法法，并且且逻辑运运算较多多，于是是在设计计中用到到了既可可实现时时序逻辑辑功能又又可以实实现组合合逻辑功功能的FFPGAA,FPPGA是是英文FFielld PProggrammmabble Gatte AArraay的缩缩写，即即现场可可编程门门阵列。FFPGAA是在PPLA、GGAL、EEPLDD、CPPLD等等可编程程器件的的基础上上进一步步发展起起来的产产物，FFPGAA内部包包括可配配置逻辑辑模块CCLB、输输入输出出模块IIOB和和内部连连线三部部分组

33、成成，其内内部结构构图如图图2.55所示，与与传统逻逻辑电路路和门阵阵列(如如PALL,GAAL及CCPLDD器件)相比，FFPGAA的结构构不同，其其利用小小型查找找表（116*11RAMM）来达达到组合合逻辑的的目的，每每个查找找表与一一个D触触发器的的输入端端连接，触触发器再再去驱动动其他逻逻辑电路路或驱动动I/OO，这样样构成了了即可实实现时序序逻辑功功能又可可以实现现组合逻逻辑功能能的基本本单元模模块，然然后利用用金属连连线把这这些基本本模块间间互相连连接或连连接到II/O模模块。FFPGAA的逻辑辑是通过过向内部部静态存存储单元元加载编编程数据据来实现现的，存存储在存存储器单单元中

34、的的值决定定了逻辑辑单元的的逻辑功功能以及及各模块块之间或或模块与与I/OO间的联联接方式式,并最最终决定定了FPPGA所所能实现现的功能能, FFPGAA允许无无限次的的编程。图2.4 FPGGA的内内部结构构示意图图目前主要的的FPGGA生产产商有AALTEERA 公司和 XILLINXX 公司司， 在本系系统中选选择了AALTEERA公公司生产产的FPPGA，常见的有Altera公司生产的Cyclone I核心：EP1C12Q240C8、EP1C6Q240C8；Cyclone II核心：EP2C8Q208C8、EP2C5Q208C8、EP2C20Q208C8。Cyclone系列是Alte

35、ra公司生产的一款高性价比的FPGA，采用的工艺技术是130nm、1.5V SRAM制造，电路层采用铜箔制造，因为其高性能和低成本，广泛应用于巨多领域。本产品选择Cyclone I代的EP1C6Q240C8，它速度快，容量大、稳定性好、还有丰富的I/O口。是一款性价比很高的芯片。2.3创新新性介绍绍目前市面上上的液压压油检测测仪可以以说是各各种各样样，但都都存在着着一些不不足或问问题，存存在的不不足如下下：（1）灵敏敏度高，易易于数字字化，并并可做到到体积小小、重量量轻，其其传感器器部分和和测功轴轴分开，便便于在船船上测轴轴功，但但传感器器不能测测高速轴轴，测量量精度较较低，传传感器的的精度依

36、依赖于钢钢弦材料料的质量量，目前前一般依依赖进口口，如钢钢弦式扭扭矩仪（2）安装装使用方方便，且且不需要要占用较较大的空空间，响响应速度度快、灵灵敏度高高、稳定定性好、抗抗过载能能力及抗抗干扰能能力强、结结构简单单、坚固固，内阻阻低，很很适合大大扭矩的的测量，其其缺点是是准确度度较低，受受外界电电磁干扰扰大，其其致命弱弱点是沿沿扭力轴轴圆周分分布的磁磁阻存在在固有偏偏差。另另外，还还有互换换性差，受受电源影影响大等等缺点。如如磁弹式式。（3）灵敏敏度高、结结构简单单，不受受转速影影响，其其缺点是是对套管管的刚度度要求高高，必须须保证套套管与轴轴的同轴轴度，不不适合转转轴尺寸寸过大的的扭矩测测量

37、，恶恶劣环境境对其有有很大制制约，尤尤其是LLC电路路温度特特性的影影响较难难消除，需需经长期期的耐久久性试验验，如光光电式、磁磁电式。在在国内技技术也比比较成熟熟，但与与其他方方式相比比，这种种测量方方式对环环境的适适应性较较差，在在苛刻的的工作环环境中可可靠性大大大降低低，又因因其自身身质量大大，结构构复杂，安安装调试试起来很很不方便便。（4）应变变式结构构简单、灵灵敏度高高、适应应性强、成成本低廉廉、操作作简便、技技术成熟熟、应用用范围广广、测量量精度高高、响应应速度快快、性能能稳定可可靠、温温度补偿偿性能好好、能适适应恶劣劣环境；其缺点点是湿度度、温度度、粘结结剂等因因素都会会影响到到

38、测量的的准确度度，而目目抗干扰扰能力差差，这种种方法不不适用于于高速转转轴的扭扭矩测量量，用在在船上做做长期轴轴功率的的监测，电电池电量量还未得得到有效效的解决决。由此此可见扭扭矩测量量技术有有待进一一步发展展以提高高测量的的精度和和普及程程度。船舶轴系系系统转动动的过程程中，在在负载的的作用下下轴系会会发生扭扭转的物物理现象象，轴系系状态主主要包括括轴系的的扭矩和和功率等等信息。轴轴系的运运转状态态可能含含有轴系系健康情情况的信信息，对对轴系状状态的监监测是对对其做故故障诊断断的依据据。通过过测量轴轴系发生生扭转的的程度大大小，可可以计算算出轴系系上的扭扭矩大小小和轴系系传递的的功率的的大小

39、。采采用光电电技术来来测量被被测转动动轴的扭扭转角度度，根据据该扭转转角度能能够由计计算机计计算被测测转动轴轴的扭矩矩和功率率。通过过该系统统对轴系系运转状状态的监监测获取取的信息息，在计计算机中中对轴系系进行故故障诊断断研究。所所以我们们开发船船舶轴功功率测量量系统具具有重要要的现实实意义及及创新性性。其创创新点如如下：（1）能对对扭矩、转转速、轴轴功率进进行实时时和瞬态态监测及及时反应应轴系状状态，能能提前预预测主机机、轴系系故障的的发生，提提高设备备利用率率，降低低维修费费用；（2）若发发生故障障，可以以通过与与其它监监测技术术如振动动、噪声声、油液液监测技技术相结结合可以以进一步步诊断

40、出出故障的的具体位位置及故故障的严严重程度度及引发发原因，从从而减少少故障的的停机时时间，提提高经济济效益；（3）与计计算机连连接，操操作可以以通过计计算机来来控制，并并且检测测结果可可以通过过PC中中的软件件来处理理，方便便，快捷捷，准确确。2.4未来来发展规规划本产品在完完成现有有功能的的情况下下依然还还有自己己另外的的功能展展望：（1） 在在实船上上使用的的测量电电路板中中并没有有加入 DSPP 滤波波器，在在后续的的工作中中，可以以加入合合适的 DSPP 滤波波器实现现自动滤滤波处理理。 （2） 光光电码盘盘的安装装状态对对轴功率率测量的的影响较较大，设设计一种种便于安安装，且且具备位

41、位置定位位功能的的码盘是是一个很很有意义义的研究究方向。 （3）为了了光电式式轴功率率测试仪仪的市场场化，在在码盘的的安装过过程中，根根据轴的的直径等等因素对对两码盘盘安装间间距进行行标定，这这也是十十分有意意义的研研究方向向。3、企业战战略3.1战略略环境分分析3.1.11企业外外部环境境PESST分析析政治法律律环境国家政策支支持：220166年1月月26日日下午主主持召开开中央财财经领导导小组第第十二次次会议上上，习近近平总书书记强调调，供给给侧结构构性改革革的根本本目的是是提高社社会生产产力水平平，落实实好以人人民为中中心的发发展思想想。供给给侧要通通过产业业的调整整，通过过创新，来来

42、提高生生产率，来来适应市市场需求求的结构构变化“随随着国务务院在220066年出台台振兴装装备制造造业规划划，在十十一五期期间，国国内企业业装备制制造的在在重、大大、长、厚方方面不断断刷新世世界记录录，对许许多行业业大型设设备，如如大型油油田装备备、大型型工程机机械、大大型冶金金装备、大大型化工工装备等等，都具具备相当当高的制制造能力力，但国国产高端端成套专专用控制制系统或或优化系系统的制制造能力力几乎为为零。我我国虽然然已成为为亚洲除除日本以以外最大大的仪器器仪表生生产国、在在发展中中国家中中综合实实力最强强的仪器器仪表生生产国，但但绝大部部分国产产仪器产产品的技技术水平平处于国国际上990

43、年代代初、中中期的水水平，中中低档产产品品种种基本齐齐全，能能够批量量生产，且且质量稳稳定，但但在高技技术含量量的自动动化仪表表及系统统、科学学测试仪仪器、传传感器、元元器件等等产品的的竞争上上，国内内仪器仪仪表行业业基本上上都处于于相当被被动的境境地。国国内装备备制造业业也存在在如同信信息产业业领域缺心（芯芯片）、短短魂（软软件）、少少面子（显显示屏）式的尴尴尬。正在征求意意见的国国家战略略性新兴兴产业发发展“十十二五”规规划中中明确提提出改造造提升制制造业、加加快培育育战略新新兴产业业是国家家“十二二五”规规划中明明确的重重要任务务“十二二五”期期间，要要实现重重点领域域制造过过程智能能化

44、水平平显著提提升，智智能制造造装备国国内市场场占有率率达到330%。其其中在九九大关键键智能基基础共性性技术中中处于前前三位包包括“高高传感灵灵敏度、精精度、可可靠性和和环境适适应性的的传感技技术”，“微微内核操操作系统统”，“实实现统一一数据格格式、统统一编程程环境的的工程软软件平台台技术”和和“基于于海量数数据的建建模技术术”。本本项目也也是想关关政策的的衍生物物，合乎乎工业发发展的需需求。经济环境境经济环境是是指公司司在战略略管理过过程中,必须要要考虑的的各种国国内外条条件、经经济特征征、经济济联系等等多种因因素。据据国家信信息中心心预测今今年的世世界经济济发展前前景总体体上将好好于去年

45、年,国内内经济自自主增长长的“亮亮点”也也有望形形成关联联增长效效应,我我国经济济运行总总体环境境良好。上上半年经经济发展展速度超超过过去去两年，达达到6.9%。首先,多种种所有制制企业都都将获得得新的发发展动力力和增长长空间,特别是是民营经经济将更更趋活跃跃,民间间投资回回升势头头可得到到进一步步巩固。其次,消费费结构升升级拓展展了产业业发展的的空间。经经过多年年积蓄,我国城城镇居民民以住房房、家用用轿车、旅旅游、消消费类电电子产品品等为主主要内容容的消费费结构升升级趋势势己经形形成,在在居民消消费结构构升级与与房地产产业、汽汽车工业业、旅游游业、电电子工业业和交通通通讯业业之间已已形成良良

46、性互动动,并带带动了相相关行业业的高速速增长。从从各国发发展经验验看,房房地产业业和汽车车工业一一旦成为为与居民民消费良良胜互动动的快速速增长产产业,其其对国民民经济其其它部门门的关联联效应和和强大拉拉动力量量将持续续多年。其三,外商商投资企企业与国国内企业业在产业业分工合合作、股股权购并并方面关关联增强强,我国国企业参参与全球球竞争促促进了国国内产业业结构的的调整与与升级。今今年机械械工业、电电子通讯讯设备制制造业、交交通运输输设备制制造业、高高新技术术产业的的快速增增长及其其产品出出口增幅幅的大幅幅度提高高,说明明我国产产业结构构调整和和升级取取得了显显著的效效果。另一方面,中国加加入世界界贸易组组织,完完全入世世，将给给我们带带来新的的投资和和新的技技术,引引进先进进的生产产经营模模式和管管理经验验,还可可以有效效地开展展资本运运营、降降低生产产成本、提提高经济济效益,同时世世贸组织织的多个个成员国国都将给给中国以以最惠国国待遇,中国的的出口有有望大幅幅度增加加世贸组组织成员员中的主主要贸易易大国将将减少、取取消对中中国的轻轻工制品品等商品品的不同同程度的的贸易歧歧视以及及关税壁壁垒等措措施。这这对