[实用新型]一种具有状态监测功能的振动信号处理系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种振动信号处理系统，具体地说，涉及一种具有状态监测功能的振动信号处理系统。

背景技术

状态监测是指对系统或设备的某些特征参数，如振动幅值、噪音和温度等，进行测取,并将测定值与正常值进行比较,从而判断系统或设备工作是否异常。状态监测装置大都是由微电子器件构成的，由于设计、运行环境等因素，监测装置本身也常常出现故障。对于确保这些装置可靠安全的运行，虽然开发研制人员采取了一些相应的措施，比如利用软件进行自检功能。然而，如何评估这些微电子物理器件装置本身及其构成电路所存在的潜在问题或故障(如重负荷引起的电子器件和电路板过热而导致器件加速老化或者故障等)，一直没有很好的监测方法。为保证监测装置本身的可靠安全运行，在设计这些监测装置功能的同时，也可将对其实施状态监测的传感器及其电路一同考虑进来进行综合设计。本实用新型主要针对振动信号采集装置，设计了温度、湿度传感器以及相应的监测电路，其目的就是及时发现装置存在的潜在问题以及可能存在的某些劣化过程的发展，以求在可能出现故障或性能下降到影响正常工作之前及时维修，提高振动信号监测采集装置的可靠性。

在现有的技术方案中，常常使用两种方法对硬件进行状态监测：

1.设计软件对主要芯片进行自诊断。比如在微处理器单元(CPU)中嵌入一个已知结果的算法，看CPU的运行结果是否和正确结果一致；又如通过对采集的数据进行噪声分析，判断噪声是不是由于故障而引起的。

2.逻辑分析。比如向内存写入一定的数据，再将这些数据读回，判断写入的数据和读回的数据是否一致；又如在信号采集端由自身产生一个已知信号，看采集回来的信号是否和产生的信号一致。

但是这些简单的自检功能，无法实现由于振动信号采集装置硬件设计或过载等因素所引起的装置本身元器件过热或电路板过热、以及环境潮湿引起电路板上某些器件短路等潜在问题。

现有的振动信号采集装置的缺点：

1.无法对硬件系统的各个主要部件(各芯片，电路板等)的物理状态进行评估，如芯片的温度过高引起的电子器件及其关联电路的老化，甚至损坏。

2.振动信号采集装置安装点环境缺乏有效的监测措施，如环境湿度过大，有可能造成电路板上累计灰尘潮湿，导致电路板短路，损坏硬件等问题。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种具有状态监测功能的振动信号处理系统，该系统能够采集装置自身各个部件的温度信号，采集环境的温度和湿度信号，通过采集装置安装处的温度、湿度数据信号，对装置自身的运行环境进行实时状态监测。

其技术方案如下：

一种具有状态监测功能的振动信号处理系统，电源模块POW与系统的所有部分相连接，为整个系统供电,恒流源A1、滤波器F1、差分运放OP1、数模转换器AD1依次相连，组成了CH1振动采集通道。CH2、CH3、CH4连接方式与CH1相同,测速传感器SPEED、光耦隔离OC相互连接，组成了1个测速通道,4个振动采集通道和1个测速通道分别与微处理器U1上的PA1～PA5口相连，微处理器U1通过FSMC接口与双口内存DSRAM相连、数字信号处理器DSP通过XINTF接口与双口内存DSRAM相连，构成了协处理器，数字信号处理器DSP上还连接了静态内存SRAM、无线网模块WPHY、以太网模块ETHERNET，用于数据的传送。

这些设计都保证了IEPE传感器的信号准确的传递，但是，20V以上的供电，差分放大器OP1～OP4以及滤波器中F1～F4都有较大的功耗，同时处理器U1和U2的负荷也比较大，长时间运行时，元件会产生较多热量。随着传感器数量的增多，为整个装置供电的电源模块负荷就会加大，也会产生较多热量。因此加入温度传感器T1～T6监测温度，并在主板中加入一个温湿度传感器T7监测环境温度和湿度。

进一步优选，还包括温度传感器和湿度传感器。

连接方式：

滤波器F1由3个运放A1,A2,A3依次连接组成。滤波器F2由3个运放A4,A5,A6依次连接组成。滤波器F3由3个运放A7,A8,A9依次连接组成。滤波器F4由3个运放A10,A11,A12依次连接组成。

发热原因分析：

1.电源模块：电源模块POW为微处理器U1、数字信号处理器U2供电，使用的是线性稳压。由于两块处理器在信号采集时，基本为满负荷运行，由电源模块POW提供的电流较大(约为1A)，使其容易发热。

2.差分运放：差分运放OP1～4使用了较小的封装，而高精度芯片有较大的功耗(约为800mW)，容易发热。