[发明专利]一种用于振动信号全矢谱分析的数据采集装置

说明书

技术领域

本发明涉及机械设备故障诊断领域，特别是一种机械振动信号的采集装置。

背景技术

在设备诊断中，故障诊断的准确性、稳定性及可靠性是设备诊断装置能否解决工程问题的关键所在。全矢谱分析将同源多振动传感器信息融合技术与旋转机械机理相结合，有效的提升故障诊断的可靠性。

传统的振动信号采集装置和方法，主要形式如下：1.巡回采样，满足振动信号波形和频谱分析的需要，单通道或多通道的组织形式，且在多通道的情况下，每个采集通道之间是独立的，各路信号之间不同步，存在时间上的超前和滞后关系；2.同步采样，采集到的是多路信号发生在同一个时刻的结果，多路信号之间没有时间上的超前和滞后；3.整周期采样和同步整周期采样，多用于旋转机械振动信号采集；而且现有采集设备，对同时需要处理直流信号和交流信号的场合，均采用独立的通道进行处理，无法保证交、直流信号时间上的同步性。现有采集方法和设备无法有效满足采用全矢谱理论对同源信号有效融合的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于振动信号全矢谱分析的数据采集装置，用以解决现有技术不能全面采样，而且采集数据缺乏同步性的问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种用于振动信号全矢谱分析的数据采集装置，该装置包括嵌入式CPU，嵌入式CPU上接设有传感器接口电路，所述传感器接口电路设有至少一个传感器输入接口，每个传感器输入接口至少对应一个如下传感器：速度传感器、加速度传感器、位移传感器；所述传感器接口电路输出通过一个交直分离电路分别连接一个用于处理交流信号的放大、滤波电路和一个用于处理直流信号的放大电路，所述处理交流信号的放大、滤波电路和处理直流信号的放大电路的输出端均连接一个A/D转换模块，所述A/D转换模块与所述嵌入式CPU的对应端口连接；所述嵌入式CPU输出端口上还设有受控于嵌入式CPU、为传感器接口模块对应的传感器供电的恒流源模块。

本发明提供的采集装置，不仅能够根据平面全面全矢谱、空间全矢谱、转子空间振型分析的需要进行数据采集，也可以满足常规的振动信号采集需要。有效提高了大型旋转机械故障诊断的准确性和可靠性。采集装置能够提供多路可配置的输入通道，其中一路为键相通道，其余为振动通道，振动通道若在用涡流位移传感器，则数据在电路板上进行交、直流分离，分离后的信号分别进入8路AD转换通道。AD转换器对8路信号采用同步采样，依次转换的方式以保证进行信息融合的数据的同时性。因为直流信号表征的是机器运转过程中传感器安装的平衡位置，即传感器与被测转子的平均间隙，是多组数据的平均值，不需要严格同步，而交流振动部分是进行全矢谱分析的关键信号源，所以，在电路板走线上，保证各个振动交流通道的信号线长度相当。在AD转换上，采样保持器同时对各路信号采样并保持，然后逐路进行转换，保证所转换的是同一时刻送入保持器的信号。

该装置上还设有键相信号输入电路，所述键相信号输入电路包括输入端用于接键相信号的固态继电器，所述固态继电器输出端连接所述嵌入式CPU的对应输入端口。所述固态继电器采用TLP521。所述A/D转换模块包括两片AD7865，两片AD7865共用一个由所述嵌入式CPU提供的外部时钟，它们的读写控制线对应连接在一起，它们的输入端对应不同所述传感器接口电路的传感器输入端口，输出端口并联后连接所述嵌入式CPU的对应端口。所述交直分离电路采用隔直电路进行隔直。所述A/D转换模块还设有用于数字逻辑的CPLD。所述CPLD采用MAX7000系列的EMP7256。嵌入式CPU上还设有用于人机交互的触摸屏。所述嵌入式CPU上还设有存储与通信模块。所述嵌入式CPU采用SC32442B，并装载嵌入式Linux操作系统。

附图说明

图1是“双传感器采样矢谱分析”方式，涡流传感器的交直信号分离示意图；

图2是“四传感器采样信息融合”方式，传感器布置图；

图3是本发明的采集装置结构图；

图4 是AD7865与CPU的连接原理图；

图5 是加速度传感器恒流源供电电路；

图6是隔直电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。