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专利名称：一种机械旋转系统的定转速触发非稳态信号采集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种信号采集装置；特别是涉及一种机械旋转系统的定转速非稳态信 号采集装置。
背景技术：
工程中有一类信号具有明显的瞬态性质，例如结构物爆炸时的信号，机器部件受 瞬时冲击时的信号，火箭发射时的信号，地震信号和地震时结构响应信号以及各种脉冲型 信号，撞击声信号等等，都属于这一类瞬态信号。这类信号具有很强的时变性，而且是短时 段的。 随着工业生产的发展，设备现代化水平的不断提高，对设备的性能要求也越来越 高，因此，设备的运行状态和故障诊断也成为人们关注的焦点，振动信号蕴含了丰富的设备 运行状态的信息，反映状态变化的灵敏度较高。 在机械旋转系统的加速或减速过程中，机械系统各配合副通常处于非稳态激励状 态，其冲击作用比稳态运行时更大，振动特征比平稳状态下表现更为明显。为此，市场上迫 切需求一种机械旋转系统的非稳态信号采集装置。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种机械旋转系统的定转速非稳态信号采集 装置。 本发明所采用的技术方案是一种机械旋转系统的定转速非稳态信号采集装置， 包括，转速传感器电路、脉冲整形电路、振动传感器电路、振动传感器信号处理电路、微处理 器电路和计算机，所述转速传感器电路通过所述脉冲整形电路与所述微处理器电路相连 接，所述振动传感器电路通过所述振动传感器信号处理电路与所述微处理器电路相连接， 所述微处理器电路与所述计算机的接口电路相连接，所述转速传感器电路和所述振动传感 器电路将检测的机械旋转系统的振动与转速信号，通过所述脉冲整形电路和所述振动传感 器信号处理电路输出给所述微处理器电路，所述微处理器电路的输出信号，通过所述计算 机的接口电路输入给所述计算机。
所述转速传感器电路，包括，转速传感器及其接口电路，所述振动传感器电路，包 括，振动传感器及其接口电路，所述脉冲整形电路包括，电压比较器和限幅限流整形电路。
转速传感器是磁电式或霍尔式或光电式传感器，所述转速传感器电路采用磁电式 传感器时，所述整形电路采用过零比较器电路。 所述振动传感器电路及所述振动传感器的信号处理电路根据所述微处理器的模 拟输入通道数采用1个至8个通道。 本发明的有益效果是通过在机械旋转系统的设备上安装传感器，实时监测旋转 系统的设备上的运转速度，能准确地测取旋转系统的设备上所设定转速在非稳态工况下的 振动信号，便于对设备的运行状态进行分析与故障诊断。


图1是机械旋转系统的定转非稳态信号采集装置组成框图。
图中 IO:转速传感器电路 20:脉冲整形电路 30 :振动传感器电路 40 :振动传感器信号处理电路
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。 图1是本发明装置机械旋转系统的定转速非稳态信号采集装置组成框图。如图1所示，本发明机械旋转系统的定转非稳态信号采集装置，包括，转速传感器电路10、脉冲整形电路20、振动传感器电路30、振动传感器信号处理电路40、微处理器电路和计算机，转速传感器电路10通过脉冲整形电路20与微处理器电路相连接，振动传感器电路30通过振动传感器信号处理电路40与微处理器电路，微处理器电路与计算机的接口电路相连接，转速传感器电路10和振动传感器电路30，将检测的机械旋转系统的振动与转速信号，通过脉冲整形电路20和振动传感器信号处理电路40输出给微处理器电路，微处理器电路的输出信号，通过计算机的接口电路输入给计算机。转速传感器电路IO，包括，转速传感器及其接口电路，振动传感器电路30，包括，振动传感器及其接口电路，脉冲整形电路20包括，电压比较器和限幅限流整形电路。转速传感器用于监测机械系统旋转速度，振动传感器用于测量振动信号。 转速传感器可以是磁电式、霍尔式或光电式传感器，由微处理器采集。当机械旋转系统达到预定的转速时，启动信号采集，计算机系统通过接口完成对微处理器进行设置，数据接收和发送等工作。定转速触发非稳态系统工作时，转速传感器监测机械系统运行转速。
振动传感器30及振动传感器的信号处理电路40可以是多路，根据为微处理器的模拟输入通道数来确定，如C8051F021微处理器最高可以扩充至8路。微处理器与计算机的接口可以是USB、串口等形式，计算机通过接口可以对微处理器进行设置，包括起始转速、终止转速、采样频率、采样通道选择以及工作模式等。 振动传感器采用接插件接入电压跟随器，这里，以PCB振动传感器为例，采用恒流源和电压跟随器进行信号处理，处理后的信号接入带有模/数转换的微处理器的模拟量输入接口。 转速传感器通过整形电路，对于磁电式传感器，整形电路采用电压比较器和限压限幅电路，将磁电式传感器采集的原始信号转换为方波信号，通过微处理器的外部中断接口送入微处理器，微处理器通过采集外部中断的方波信号的频率来计算实际的转速值，当监控转速值达到设定的转速时，微处理器控制模/数转换器开始数据采集，当监控转速值达到停止采样的转速时，微处理器控制模/数转换器停止信号采集，并将采集的信号数据存储，通过微处理器与计算机的通信接口发送至计算机。
本发明装置的三种工作模式如下
1、固定转速触发 由计算机设定一个信号采集触发转速信号给微处理器，微处理器控制转速传感器
4自动监控机械系统转速。当微处理器检测转速信号到达预设定转速时，微处理器控制振动 传感器开始采集振动信号，并进行存储与输出。
2、加速过程的信号采集 由计算机设定微处理器起始转速和终止转速，微处理器控制对机械旋转部件进行 急加速，转速传感器开始监控转速，当转速达到微处理器设定的起始转速时，微处理器控制 开始采集振动传感器信号；当微处理器监控机械系统的转速达到终止转速时，微处理器控 制自动停止信号采集，并将采集数据进行存储与输出。
3、减速过程的信号采集 由计算机设定微处理器信号采集系统开始采集信号的起始转速和终止转速。将机 械系统加速到高速并稳定运转后，突然对机械系统进行减速，转速传感器开始监控转速，当 转速达到预先设定起始转速时，微处理器开始采集振动传感器的信号，当监控转速达到终 止转速时，自动停止信号采集，并将采集的信号数据进行存储与输出。 本发明易于实现在线监控与实时诊断。通过在机械旋转系统的设备上安装传感
器，实时监测机械旋转系统设备上的运转速度，能准确地测取旋转系统的设备在设定转速
的非稳态工况下的振动信号，便于对设备的运行状态进行分析与故障诊断。
同时，随着计算机技术的高度发展，为组建设备状态监测和故障诊断仪器提供了
全新的技术手段，它通过计算机硬件资源与仪器硬件有机地融合为一体，从而把计算机强
大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，实现振动信号采集全新的定
转速非稳态信号采集装置。 值得指出的是，本发明的保护范围并不局限于上述具体实例方式，根据本发明的 基本技术构思，只要本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式，均 属于本发明的保护范围。
权利要求
一种机械旋转系统的定转速非稳态信号采集装置，其特征在于，包括，转速传感器电路(10)、脉冲整形电路(20)、振动传感器电路(30)、振动传感器信号处理电路(40)、微处理器电路和计算机，所述转速传感器电路(10)通过所述脉冲整形电路(20)与所述微处理器电路相连接，所述振动传感器电路(30)通过所述振动传感器信号处理电路(40)与所述微处理器电路相连接，所述微处理器电路与所述计算机的接口电路相连接，所述转速传感器电路(10)和所述振动传感器电路将检测的机械旋转系统的振动与转速信号，通过所述脉冲整形电路(20)和所述振动传感器信号处理电路(40)输出给所述微处理器电路，所述微处理器电路的输出信号，通过所述计算机的接口电路输入给所述计算机。
2. 根据权利要求1所述的机械旋转系统的定转速非稳态信号采集装置，其特征在于，所述转速传感器电路(IO)，包括，转速传感器及其接口电路，所述振动传感器电路(30)，包括，振动传感器及其接口电路，所述脉冲整形电路(20)包括，电压比较器和限幅限流整形电路。
3. 根据权利要求1所述的机械旋转系统的定转速非稳态信号采集装置，其特征在于，转速传感器是磁电式或霍尔式或光电式传感器，所述转速传感器电路采用磁电式传感器时，所述整形电路采用过零比较器电路。
4. 根据权利要求1或2或3所述的机械旋转系统的定转速非稳态信号采集装置，其特征在于，所述振动传感器电路(20)及所述振动传感器的信号处理电路(40)根据所述微处理器的模拟输入通道数采用1个至8个通道。
全文摘要
本发明公开了一种机械旋转系统的定转速非稳态信号采集装置，转速传感器电路通过脉冲整形电路与微处理器电路相连接，振动传感器电路通过振动传感器信号处理电路与微处理器电路相连接，微处理器电路与计算机的接口电路相连接，转速传感器电路和振动传感器电路将检测的机械旋转系统的振动与转速信号，通过脉冲整形电路和振动传感器信号处理电路输出给微处理器电路，微处理器电路的输出信号，通过计算机的接口电路输入给计算机。有益效果是通过在机械旋转系统的设备上安装传感器，实时监测旋转系统的设备上的运转速度，能准确地测取机械旋转系统的设备上所设定转速在非稳态工况下的振动信号，便于对设备的运行状态进行分析与故障诊断。
文档编号G01M13/00GK101776521SQ20101910200
公开日2010年7月14日 申请日期2010年2月8日 优先权日2010年2月8日
发明者周斌, 曹亚娟, 曾锐利, 杨万成, 肖云魁, 赵慧敏 申请人:中国人民解放军军事交通学院