对于一些装置而言，即使不产生共振，轴系本身产生的振动也会随着激振的逐渐增大而变得更加剧烈，以至于影响到船舶的安全稳定运行。因此，当轴系振动出现异常时，会引发许多的危害，例如：在出现严重的扭转振动时会引起推进轴、中间轴、尾轴出现扭断的现象，减速齿轮等出现点蚀现象，联轴器螺栓被切断；纵向振动过大可能会引起曲柄产生很大的压力，有可能会使曲轴损坏；同时，出现过大的横向振动则会使螺旋桨轴端处产生过大的弯曲变形，导致大端处产生折损以及尾轴管轴承磨损等故障。

1.3国内外研究状况和发展现状

1.4本文的主要内容和组织结构

1.4.1本文的主要内容

本文的目的是设计和开发一套结构可靠，响应度高，精确度高的船舶轴系振动监测系统。该系统主要是以ARM微处理器为核心器件，通过对外围设备的控制，实现对轴系振动信号的采集和处理、A/D模数转换、信号数据的时域分析、频域分析等功能。

根据所研究的课题，本文主要研究方向及研究内容可概括如下：(1)对船舶轴系故障以及故障原理进行概述。(2)研究振动信号采集后的时域、频域分析处理，以此来实现一种傅里叶变换的算法。(3)设计系统各功能电路模块，主要是电源电路，信号处理电路[14]。包括隔离、

滤波电路和信号放大电路。

(4)对轴系振动监测系统进行软件的开发，主要以STM32F103C8为主控芯片、MAX1270采集芯片、keil开发平台来完成数据的采集和处理功能，实现数据的实时采集和传输。

(5)通过Matlab来完成对实验算法的仿真。通过编程故障信号的函数指令，观察分析时域波形图和频谱图。

1.4.2本文的组织结构

论文的具体结构安排如下：第一章绪论。

本章主要介绍了船舶轴系振动监测系统研究的目的和意义，对船舶轴系振动整体结构进行了简单的概述，并且还介绍了轴系振动监测系统的发展历史和研究状况。讲述了论文的主要研究思想及各章节内容安排。

第二章船舶轴系振动故障分析及处理方法。本章主要介绍了船舶轴系振动过程中常见的故障特征各类型及其表现形式，分析

了故障产生的原理。同时，利用一种傅里叶变换的算法，对信号进行时域、频域分析处理来研究时域波形和幅值谱，处理所得信号。

第三章船舶轴系振动监测系统总体方案设计。本章主要从实际的船舶轴系振动监测系统的设计需求出发，分别介绍了系统设计的原则、功能性需求等，根据需求分析对系统不同模块进行划分，完成了对船舶轴系振动监测系统的整体设计。

第四章船舶轴系振动监测系统的软硬件设计。本章主要对轴系振动监测系统所需的传感器进行选型，设计硬件电路，信号预处理电路，对所用的主控芯片和采集芯片进行选择与阐述。最后，通过实际硬件平台的构建，以及软件数据采集处理等操作，完成对船舶轴系振动监测系统的整体设计。

第五章船舶轴系振动监测系统的仿真实验。

本章主要通过MATLAB软件来对传感器所传输的加速度信号进行仿真实验。通过编写程序来仿真出轴系故障信号的时域、频域波形图，通过观察图形的幅值随频率的变化来反应出轴系是否出现故障。更加直观的分析处理振动信号。

第二章 船舶轴系故障特征和诊断方法

2.1船舶轴系故障表现形式

船舶轴系在运行的过程中会由于一些原因造成不可逆转的损伤，比如润滑不良、有异物侵入、腐蚀等原因都会导致故障的出现。即使在安装、使用和维护都正常的情况下，运行一段时间之后也会出现因疲劳、磨损等原因导致无法进行正常工作，主要故障形式有以下几种：