[发明专利]一种转速和多路振动通道数据同步采集系统及采集方法

说明书

一种转速和多路振动通道数据同步采集系统及采集方法，包括FPGA子模块、DSP子模块和ARM子模块；FPGA子模块、DSP子模块和ARM子模块依次连接；FPGA子模块用于多振动通道、转速的并行同步采集；DSP子模块，用于进行根据系统时钟计算每次采集时的键相时刻值；同时对振动数据尽心滤波处理；并根据转速的键相时刻值计算需要丢弃的振动数据点数；ARM子模块，用于接收经过DSP处理的振动和转速数据，并上传给上位机。通过引入计算每次转速脉冲的键相时刻值作为参考，确保振动波形采集的键相同步性；为后续工业现场设备的故障诊断提供了可靠的数据基础。

技术领域

本发明属于数据采集技术领域，特别涉及一种转速和多路振动通道数据同步采集系统及采集方法。

背景技术

随着工业互联网的快速发展，工业现场检测技术也得到快速应用；针对钢铁、水泥、造纸等复杂的工业现场环境，提供高可靠、高精度及低延时的振动检测技术显得至关重要。

由于钢铁、水泥、造纸等工业现场的特点，一旦遇到不可预知的设备停机或设备维修，都会带来巨大的停机成本；因此需要一套成熟的、可靠的振动环境检测系统。

传统的工业现场振动数据与转速数据分离采集，且多次采集的振动数据不具备同步功能，这对于振动数据的有效阶次分析十分不利，不能很好的分析工业现场设备的损坏程度及现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转速和多路振动通道数据同步采集系统及采集方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种转速和多路振动通道数据同步采集系统，包括FPGA子模块、DSP子模块和ARM子模块；FPGA子模块、DSP子模块和ARM子模块依次连接；FPGA子模块用于多振动通道、转速的并行同步采集；DSP子模块，用于进行根据系统时钟计算每次采集时的键相时刻值；同时对振动数据进行滤波处理；并根据转速的键相时刻值计算需要丢弃的振动数据点数；ARM子模块，用于接收经过DSP处理的振动和转速数据，并上传给上位机。

进一步的，基于权利要求1所述的一种转速和多路振动通道数据同步采集系统，包括以下步骤：

步骤1，在FPGA芯片内，采用verilog HDL硬件描述语言来实现转速脉冲的捕获，并根据有效的转速脉冲下降沿来同时并行启动16路振动通道的ADC采样；

步骤2，采样完成后，FPGA通过mcasp接口将振动数据传输给DSP；

步骤3，DSP获取转速脉冲后，通过将转速脉冲的tick计数与系统时钟计算获取键相时刻值；

步骤4，将键相时刻值保存到键相同步寄存器；

步骤5，振动采集线程获取振动数据后经过滤波处理后，读取键相时刻值；若读取失败，即键相时刻值尚未保存，则将该帧振动数据暂时缓存；若读取成功，则利用键相时刻值与振动采样频率相乘，计算需要丢弃的振动数据的点数；

步骤6，从键相时刻值开始，判断需要丢弃的振动数据点数与缓存的数据点数的大小；若需要丢弃的点数小于缓存的振动点数，就在缓存的振动数据中减去需要丢弃的振动数据点；之后的振动数据保存并上传；反之，则继续保持下一次振动采集数据，直到缓存的数据大于需要丢弃的数据量，然后做丢弃处理；

步骤7，在多次连续采集时，每次采集根据计算的键相时刻点来计算需要丢弃的点数，确保之后的振动数据点数满足每次采集的同步性。

进一步的，选用lattice LFXP2-5E作为振动通道并行采集的选用FPGA芯片用作振动通道并行采集；选用ads1274 24位高精度选用AD转换芯片；采用OMAPL138双核DSP+ARM，作为振动与转速数据的处理单元。

进一步的，步骤3中，根据转速脉冲计数值与每个tick周期值进行相乘，得出当前的键相时刻值。