[发明专利]一种基于嵌入式技术的便携式振动数据采集装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据采集和设备故障诊断领域，具体的说是一种基于嵌入式技术的便携式振动数据采集装置及方法

背景技术

数据采集分析仪是一种具有现场记录、分析功能的仪器或具有现场记录、离线分析机器设备的状态数据功能的便携式分析仪器。它以振动传感器或过程传感器测得的设备上的状态参数信号作为输入，配以各种测量分析技术以及多样化的显示格式组成一个检测系统，主要应用于对机器设备进行定期巡回状态监测和故障诊断等多种领域。它能和计算机一起组成独立的监测诊断系统，是机器设备的计算机辅助诊断手段之一。

国内外现有数据采集分析仪的种类繁多，如上海华阳检测仪器有限公司的华阳106，但主要存在以下几个方面的缺点：首先从其内部的处理器来看，多数是以8位或16位单片机为核心；受其处理器处理速度的限制，这些数据采集器往往都不具备数据分析功能或者数据分析功能很差，而且由于缺少操作系统的支持，更谈不上图形用户界面的概念，不利于工人在现场做些简易的故障诊断；其次，现有的数据采集器在实时性上做的也不是很好，设定的AD采样精度不高，直接导致的是信号在频域内的失真；再者，其抗混叠滤波器低通截止频率的档位有限，在设定采样频率时有较大的限制，通用性不好；有些企业要求数据采集分析仪要有点检管理的功能，这通常是很多产品所不具备或者不符合企业的要求的；最后，现有数据采集器的数据回收方式死板，通常采用的是串口通信，必须通过专门的上位机软件来回收数据，降低了企业的点检效率。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的上述不足，提出了一种基于嵌入式技术的便携式振动数据采集装置及方法，本装置提供了一种精准的AD采样频率的设定方法，保证了信号在频预分析的准确性；同时提供了多种数据导出方式，方便了现场数据的回收。

为了解决上述问题，本发明采取了如下技术方案。包括有依次连接的加速度传感器、加速度传感器接口模块1、电容隔离模块2、放大滤波模块3、自适应抗混叠滤波器4和AD转换及其总线接口5、DIM144接口模块6、ARM最小系统7、单片机8和与单片机8相连接的电子标签模块9、键盘10、电源管理及电压转换模块11，程控放大模块3和自适应抗混叠滤波器4还与单片机8相连。其中：

所述的加速度传感器，用来采集目标设备振动的加速度信号，并以电压的形式输出；

所述的加速度传感器接口模块1，用来给加速度传感器提供激励的电压和恒流源；

ARM最小系统7的通信接口12以及LCD与触摸屏接口13通过DIM144接口模块8引出；

ARM最小系统7通过通信接口与上位机相连，通过SPI总线与单片机8相连，ARM最小系统7从上位机下载点检任务，并将点检任务中的采样频率传送给单片机8，单片机8通过选择不同的电阻网络设定自适应抗混叠滤波器4的低通截止频率为采样频率的二分之一；

AD转换及其总线接口5通过DIM144接口模块6与ARM最小系统7相连，所述的AD转换及其接口模块5是将模拟信号按照设定的采样频率进行AD转换后传送给ARM最小系统7；AD转换的采样频率的设定是通过ARM最小系统的硬件PWM定时器产生的调制脉冲来控制的，达到了精确的采样频率的设定。

所述的电子标签模块9是通过单总线的接口将设备上电子标签信息体内的信息读取到单片机8内；

所述的键盘接口，是指通过单片机8端口扩展的键盘；通过单片机扫描编码并将编码发送给ARM最小系统的键盘驱动程序；

所述的电源管理及电压转换模块11，当外界为DC时为锂电池充电，还将锂电池输出的电压转换成系统需要的多路模拟电源、数字电源以及隔离电源，并且结合单片机8完成各路电源的使能控制，控制加速度传感器接口模块1、电容隔离模块2、程控放大模块3、自适应抗混叠滤波器4和AD转换及其总线接口5的电源的开启、关闭，在不进行数据采集的情况下，系统将其电源关断；

LCD及其触摸屏接口通过DIM144接口6与ARM最小系统7相连，完成图形界面的显示以及输入。

所述的通信接口12包括有USB、SD和串口。

一种基于嵌入式技术的便携式振动数据采集方法，该方法是按以下步骤实现的：

1)ARM最小系统7通过串行接口18从上位机下载点检任务，并将点检任务通过SD卡接口17保存到SD卡上；

所述的点检任务是一文本文件，包括10个记录项，内容如下：

任务时间；

任务编号；

测点的路径；

电子标签的ID号；

设定的采样频率；

采样的样本长度；