[实用新型]一种基于ARM与DSP的嵌入式轴承故障智能诊断装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于DSP与ARM双核嵌入式技术的轴承故障智能诊断装置。 

背景技术

众所周知，由轴承故障导致的旋转机械不能正常工作的现象屡见不鲜（比如由通用电器和IEEE工业应用学会联合主持的电机可靠性学习中发现由轴承引起的问题占了整个机器故障的40%以上）。因而与此相对应的各种轴承故障诊断系统的开发与研究得到工业界和学术界的普遍关注。传统上的轴承故障诊断系统基于经典傅里叶分析，通过对测得的信号进行傅里叶变换后获得振幅、相位等特征频谱来对故障进行检测与诊断。反映了轴承故障的存在与否。由于轴承故障在形成与发展过程中产生的振动信号具有瞬态性和非平稳性，所以傅里叶变换对于这类信号的分析是傅里叶变换对信号在整个时间段内的一种平均化的频率特征表示（即它是从全局角度看信号的频谱构成，并需要假定信号在整个时间轴上是平稳的），它不能反映出信号在局部时间区域内的频谱特征，正是这种缺陷反映了傅里叶变换的局限性。而各种非平稳信号处理方法如时频分析、小波变换和希尔伯特-黄变换等可用于此类信号的分析，因此研究与开发基于非平稳信号处理的轴承故障诊断系统对于帮助提高诊断准确率具有重要意义。 

发明内容

为了提高轴承故障诊断系统的准确率，本发明提供了一种基于ARM与DSP的嵌入式轴承故障智能诊断装置。 

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 

一种基于ARM与DSP的嵌入式轴承故障智能诊断装置，它包括与被检测轴承的振动信号相连的信号输入模块，信号输入模块依次与核心运算模块、串口通信模块和控制模块相连。 

其中，信号输入模块包括传感器、电荷放大器、模拟多路开关、低通滤波器和A/D转换模块；被检测轴承的振动信号接入到传感器的输入端，传感器的输出端依次与电荷放大器、模拟多路开关、低通滤波器和A/D转换模块相连。 

其中，所述的核心运算模块包括一号微处理器、实时时钟模块，一号微处理器的输入端接信号输入模块处理后的信号，一号微处理器的输出端接串口通信模块；一号微处理器还与实时时钟模块相连。 

其中，控制模块包括二号微处理器、电源模块、存储器和LCD触摸屏；所述的二号微处理器分别与电源模块、存储器、LCD触摸屏以及串口通信模块相连。 

与现有技术相比，本发明的有益效果如下： 

1.本发明使用了DSP+ARM的结构，DSP选用美国TI公司最新推出的32位定点DSP芯片TMS320F2812，利用DSP的高速运算和多种片上外设的特点完成对输入信号的捕捉、采样、转换以及与ARM的通讯等工作；ARM部分以Samsung公司的ARM9系列芯片S3C2440A为核心，附加外围的LCD、触摸屏等硬件设备，用以完成对数据的统计、存储、与DSP及上位机通讯、人机交互等功能。ARM子系统与DSP子系统之间通过RS232串行总线进行通讯。在该系统构架下，实时采样和计算与系统的管理和控制可以并行执行，并且通过双方的通信使两个子系统在任务执行上实现了同步。这种基于双CPU结构的系统对于实时性的保证起到了关键作用。 

2.本发明的核心算法采用了基于Morlet小波变换的多尺度包络谱分析算法法，而且是第一次在嵌入式硬件实现，提高了轴承故障诊断的准确性，同时实现了便携化。 

3.本用户界面利用QT/Embedded 4.5进行设计，系统的界面友好，直观，简洁，同时我们的系统是基于当下最普遍的触摸屏技术，具有适用性。 

附图说明

图1为本发明的原理框图。 

具体实施方式

下面结合附图及具体实例对本发明作进一步说明。 

如图1所示，本发明的一种基于ARM与DSP的嵌入式轴承故障智能诊断装置包括信号输入模块1、核心运算模块2、串口通信模块3和和控制模块4。信号输入模块1的输入端与被检测轴承相连，信号输入模块1的输出端与核心运算模块2相连，核心运算模块2通过串口通信模块3与控制模块4进行连接。 

信号输入模块1将轴承的振动信号变换为合适的数字信号输入到核心运算模块2中的一号微处理器21。信号输入模块1包括传感器11、电荷放大器12、模拟多路开13、低通滤波器14和A/D转换模块15；传感器11的输入端与被检测轴承的振动信号连接，传感器11的输出端依次与电荷放大器12、模拟多路开 关13、低通滤波器14和A/D转换模块15相连；A/D转换模块15的输出端与核心运算模块2的一号微处理器21相连。