CN111638669A - 一种针对异常监控信号的信号采集系统及其采集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出针对异常监控信号的信号采集系统,包括:模拟传感器,采集被监控系统的监控信号;异常监控信号异常检测单元,对监控信号进行检测;微控制器;异常监控信号异常处理单元,对异常监控信号进行处理,使异常监控信号的各部分调理至微控制器可以采集的范围;信号调理电路控制单元,包括:信号调理电路提取部分,对异常监控信号进行提取;正常监控信号调理部分,将正常范围内的监控信号调理至微控制器可以采集的范围;信号调理电路控制部分,与微控制器连接,开启或关闭信号调理电路提取部分。本发明还提供信号采集方法。本发明提供的针对异常监控信号的信号采集系统,可以对系统实时进行监控,能采集到准确的异常监控信号。
Description
技术领域
本发明涉及故障诊断、信号调理与采集技术领域,特别涉及针对异常监控信号的信号采集系统及其采集方法。
背景技术
在故障诊断系统中,故障检测是整个系统的第一步,也是至关重要的一部分。故障检测主要是通过采集、分析监控信号完成的。然而在设置故障的过程中,有时会发生意想不到、从未遇见的故障。在这种情况下,监控信号可能发生意想不到的巨大波动或冲击。这种信号波动或冲击可能超出了系统的承受范围,定义超出信号采集系统所承受范围的监控信号为异常的监控信号,它使监控信号采集系统破坏,进而使整个故障诊断系统不能正常运行。在故障诊断系统中,微控制器最为脆弱,其对于输入的模拟信号有着严格的要求,一旦输入的模拟信号超出其采集的范围,微控制器将受到严重的冲击并极有可能处于瘫痪状态;有些监控信号采集系统为了故障诊断系统可以持续高效地健康运行,通过一些方式将监控信号严格限制在系统量程的范围内,这样监控系统采集回来的监控信号将不再完整,这对后续的故障原理分析,故障位置判断带来巨大的挑战。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对异常监控信号的信号采集系统及其采集方法,以解决当系统出现异常监控信号时,在保护系统硬件不受破坏的同时可以采集到准确的异常监控信号的问题。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:提供一种针对异常监控信号的信号采集系统,包括:模拟传感器,采集被监控系统的监控信号;异常监控信号异常检测单元,对所述监控信号进行检测;微控制器;异常监控信号异常处理单元,对异常监控信号进行处理,使所述异常监控信号的各部分调理至所述微控制器可以采集的范围;信号调理电路控制单元,包括:信号调理电路提取部分,对异常监控信号进行提取;正常监控信号调理部分,将正常范围内的监控信号调理至所述微控制器可以采集的范围;信号调理电路控制部分,与所述微控制器连接,开启或关闭所述信号调理电路提取部分。
进一步地,所述异常监控信号异常检测单元包括异常监控信号高异常检测单元和异常监控信号低异常检测单元。
进一步地,所述异常监控信号异常检测单元包含电压比较器,所述信号采集系统所能采集信号的最大值和最小值为所述电压比较器的阈值。
进一步地,所述异常监控信号异常处理单元包括异常监控信号高异常处理单元和异常监控信号低异常处理单元。
进一步地,所述异常监控信号异常处理单元包括由运算放大器组成的加法器和由运算放大器组成的比例调节器。
进一步地,所述信号调理电路提取部分包括限幅电路,对异常监控信号的正常部分、异常监控信号的高异常部分以及异常监控信号的低异常部分进行提取。
进一步地,异常监控信号的正常部分是将异常监控信号通过双限幅电路得到,双限幅电路的上下阈值为信号采集系统所能采集信号的最大值和最小值;异常监控信号的高异常部分是将异常监控信号通过下限幅电路得到,下限幅电路的下阈值为信号采集系统所能采集信号的最大值;异常监控信号的低异常部分是将异常监控信号通过上限幅电路得到,上限幅电路的上阈值为信号采集系统所能采集信号的最小值。
进一步地,所述信号调理电路控制部分包括逻辑器件、开关器件以及信号隔离保护器件。
本发明还提供一种针对异常监控信号的信号采集系统的信号采集方法,包括:模拟传感器采集被监控系统的监控信号,所述监控信号传输至异常监控信号异常检测单元,判断所述监控信号是否异常;若所述监控信号异常,微控制器发送信号至所述信号调理电路控制部分,开启所述信号调理电路提取部分;微控制器开启所述异常监控信号异常处理单元。
所述信号调理电路提取部分对异常监控信号进行提取,将异常监控信号提取为异常监控信号的正常部分、异常监控信号的高异常部分以及异常监控信号的低异常部分;提取后的异常监控信号的各部分通过所述异常监控信号异常处理单元进行处理,使所述异常监控信号的各部分调理至所述微控制器可以采集的范围,处理后采集至所述微控制器的信号采集通道。
针对异常监控信号的信号采集系统的信号采集方法还包括所述微控制器采集到异常监控信号的高异常部分、异常监控信号的正常部分以及异常监控信号的低异常部分之后,将这三部分转换到相同的量纲,还原成真实的数值,最后将三部分进行合成,还原出准确的异常监控信号。
进一步地,在针对异常监控信号的信号采集系统的信号采集方法中,通过限幅电路对异常监控信号进行提取:将异常监控信号通过双限幅电路得到异常监控信号的正常部分,双限幅电路的上下阈值为信号采集系统所能采集信号的最大值和最小值;将异常监控信号通过下限幅电路得到异常监控信号的高异常部分,下限幅电路的下阈值为信号采集系统所能采集信号的最大值;将异常监控信号通过上限幅电路得到异常监控信号的低异常部分,上限幅电路的上阈值为信号采集系统所能采集的最小值。
进一步地,在针对异常监控信号的信号采集系统的信号采集方法中,所述信号调理电路提取部分对异常监控信号进行提取后,通过所述异常监控信号异常处理单元进行处理:异常监控信号的正常部分通过信号调理电路控制单元的正常信号调理部分,将其缩放到可采集的范围;异常监控信号的高异常提取部分通过异常信号高异常处理部分,将其缩放下移至可采集的范围;异常监控信号的低异常提取部分通过异常信号低异常处理部分,将其缩放上移至可采集的范围。
若所述监控信号正常,所述异常监控信号异常检测单元将检测结果发送给微处理器,所述微处理器开启正常监控信号的采集程序。
进一步地,在针对异常监控信号的信号采集系统的信号采集方法中,信号采集系统将异常监控信号异常处理单元关闭。
进一步地,在针对异常监控信号的信号采集系统的信号采集方法中,微控制器控制所述信号调理电路控制部分使信号调理电路控制单元的异常信号高异常提取部分以及异常信号低异常提取部分关闭。
进一步地,微控制器采集信号调理电路控制单元的正常信号调理部分调理后的正常监控信号,完成正常监控信号的采集。
本发明提供的针对异常监控信号的信号采集系统,可以对系统实时进行监控,当系统出现异常监控信号时,可以在保护系统硬件不受破坏的同时,采集到准确的异常监控信号。
本发明提供的针对异常监控信号的信号采集系统的信号采集方法,在传统的信号采集系统的前提下,增添了异常信号的检测、处理以及还原部分,既起到了保护系统的作用,又能够对异常监控信号进行准确的采集,为后续的故障分析提供了可靠的依据。
附图说明
下面结合附图对发明作进一步说明:
图1为本发明实施例提供的针对异常监控信号的信号采集系统的结构示意框图;
图2为本发明提供的针对异常监控信号的信号采集系统的信号采集方法的步骤流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种针对异常监控信号的信号采集系统及其采集方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于,本发明提供的针对异常监控信号的信号采集系统,可以对系统实时进行监控,当系统出现异常监控信号时,可以在保护系统硬件不受破坏的同时,采集到准确的异常监控信号。本发明提供的针对异常监控信号的信号采集系统的信号采集方法,在传统的信号采集系统的前提下,增添了异常信号的检测、处理以及还原部分,既起到了保护系统的作用,又能够对异常监控信号进行准确的采集,为后续的故障分析提供了可靠的依据。
图1为本发明实施例提供的针对异常监控信号的信号采集系统的结构示意框图。参照图1,提供一种针对异常监控信号的信号采集系统,包括:模拟传感器11,采集被监控系统10的监控信号;异常监控信号异常检测单元,对所述监控信号进行检测;微控制器13;异常监控信号异常处理单元,对异常监控信号进行处理,使所述异常监控信号的各部分调理至所述微控制器13可以采集的范围;信号调理电路控制单元15,包括:信号调理电路提取部分151,对异常监控信号进行提取;信号调理电路控制部分152,与所述微控制器13连接,开启或关闭所述信号调理电路提取部分151;正常监控信号调理部分153,将正常范围内的监控信号调理至所述微控制器可以采集的范围。
异常监控信号异常检测单元包括异常监控信号高异常检测单元121和异常监控信号低异常检测单元122。在本发明实施例中,异常监控信号异常检测单元包含电压比较器,信号采集系统所能采集信号的最大值和最小值作为电压比较器的阈值。监控信号高于最大值或监控信号低于最小值,则定义此时的监控信号为异常的监控信号
异常监控信号异常处理单元包括异常监控信号高异常处理单元141和异常监控信号低异常处理单元142。异常监控信号的正常部分通过信号调理电路控制单元的正常监控信号调理部分153,将之调理到可采集的范围;异常监控信号的高异常部分通过异常监控信号高异常处理单元,将之缩放,下移至可采集的范围;异常监控信号的低异常部分通过异常监控信号低异常处理单元,将之缩放,上移至可采集的范围。调理后的异常监控信号的三部分由微控制器的三路不同的信号采集通道同步采集。在本发明实施例中,异常监控信号异常处理单元14包括由运算放大器组成的加法器和由运算放大器组成的比例调节器。
信号调理电路提取部分151包括限幅电路,对异常监控信号的正常部分、异常监控信号的高异常部分(异常监控信号中高于采集最大值的部分)以及异常监控信号的低异常部分(异常监控信号中低于采集最小值的部分)进行提取。
异常监控信号的正常部分是将异常监控信号通过双限幅电路得到,双限幅电路的上下阈值为信号采集系统所能采集信号的最大值和最小值;异常监控信号的高异常部分是将异常监控信号通过下限幅电路得到,下限幅电路的下阈值为信号采集系统所能采集信号的最大值;异常监控信号的低异常部分是将异常监控信号通过上限幅电路得到,上限幅电路的上阈值为信号采集系统所能采集信号的最小值。在本发明实施例中,所述信号调理电路控制部分包括逻辑器件、开关器件以及信号隔离保护器件。
图2为本发明提供的针对异常监控信号的信号采集系统的信号采集方法的步骤流程图。参照图2,针对异常监控信号的信号采集系统的信号采集方法,包括以下步骤:
S21、模拟传感器采集被监控系统的监控信号,所述监控信号传输至异常监控信号异常检测单元,判断所述监控信号是否异常;
S22、若所述监控信号异常,微控制器发送信号至所述信号调理电路控制部分,开启所述信号调理电路提取部分;微控制器开启所述异常监控信号异常处理单元;
S23、所述信号调理电路提取部分对异常监控信号进行提取,将异常监控信号提取为异常监控信号的正常部分、异常监控信号的高异常部分以及异常监控信号的低异常部分;
S24提取后的异常监控信号的各部分通过所述异常监控信号异常处理单元进行处理,使所述异常监控信号的各部分调理至所述微控制器可以采集的范围,处理后采集至所述微控制器的信号采集通道
针对异常监控信号的信号采集系统的信号采集方法还包括所述微控制器采集到异常监控信号的高异常部分、异常监控信号的正常部分以及异常监控信号的低异常部分之后,将这三部分转换到相同的量纲,还原成真实的数值,最后将三部分进行合成,还原出准确的异常监控信号。
通过限幅电路对异常监控信号进行提取:将异常监控信号通过双限幅电路得到异常监控信号的正常部分,双限幅电路的上下阈值为信号采集系统所能采集信号的最大值和最小值;将异常监控信号通过下限幅电路得到异常监控信号的高异常部分,下限幅电路的下阈值为信号采集系统所能采集信号的最大值;将异常监控信号通过上限幅电路得到异常监控信号的低异常部分,上限幅电路的上阈值为信号采集系统所能采集的最小值。
所述信号调理电路提取部分对异常监控信号进行提取后,通过所述异常监控信号异常处理单元进行处理:异常监控信号的正常部分通过信号调理电路控制单元的正常信号调理部分,将其缩放到可采集的范围;异常监控信号的高异常提取部分通过异常信号高异常处理部分,将其缩放下移至可采集的范围;异常监控信号的低异常提取部分通过异常信号低异常处理部分,将其缩放上移至可采集的范围。
若所述监控信号正常,所述异常监控信号异常检测单元将检测结果发送给微处理器,所述微处理器开启正常监控信号的采集程序。信号采集系统将异常监控信号异常处理单元关闭。微控制器控制所述信号调理电路控制部分使信号调理电路控制单元的异常信号高异常提取部分以及异常信号低异常提取部分关闭,微控制器采集信号调理电路控制单元的正常信号调理部分调理后的监控信号,完成正常监控信号的采集。
综上,异常监控信号异常检测单元将检测结果发给微控制器,当监控信号为正常的监控信号时,采用正常监控信号的采集程序,关闭异常监控信号的提取,处理,采集电路,这时与正常的信号采集系统一样;当监控信号为异常的监控信号时,采用异常监控信号的采集程序,开启相应的异常监控信号的提取,处理,采集电路,实现对异常监控信号的采集,最后在微控制器中完成异常监控信号的还原。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (15)
1.一种针对异常监控信号的信号采集系统,其特征在于,包括:
模拟传感器,采集被监控系统的监控信号;
异常监控信号异常检测单元,对所述监控信号进行检测;
微控制器;
异常监控信号异常处理单元,对异常监控信号进行处理,使所述异常监控信号的各部分调理至所述微控制器可以采集的范围;
信号调理电路控制单元,包括:
信号调理电路提取部分,对异常监控信号进行提取;
正常监控信号调理部分,将正常范围内的监控信号调理至所述微控制器可以采集的范围;
信号调理电路控制部分,与所述微控制器连接,开启或关闭所述信号调理电路提取部分。
2.如权利要求1所述的针对异常监控信号的信号采集系统,其特征在于,所述异常监控信号异常检测单元包括异常监控信号高异常检测单元和异常监控信号低异常检测单元。
3.如权利要求2所述的针对异常监控信号的信号采集系统,其特征在于,所述异常监控信号异常检测单元包含电压比较器,所述信号采集系统所能采集信号的最大值和最小值为所述电压比较器的阈值。
4.如权利要求1所述的针对异常监控信号的信号采集系统,其特征在于,所述异常监控信号异常处理单元包括异常监控信号高异常处理单元和异常监控信号低异常处理单元。
5.如权利要求1或4所述的针对异常监控信号的信号采集系统,其特征在于,所述异常监控信号异常处理单元包括由运算放大器组成的加法器和由运算放大器组成的比例调节器。
6.如权利要求1所述的针对异常监控信号的信号采集系统,其特征在于,所述信号调理电路提取部分包括限幅电路,对异常监控信号的正常部分、异常监控信号的高异常部分以及异常监控信号的低异常部分进行提取。
7.如权利要求6所述的针对异常监控信号的信号采集系统,其特征在于,异常监控信号的正常部分是将异常监控信号通过双限幅电路得到,双限幅电路的上下阈值为信号采集系统所能采集信号的最大值和最小值;异常监控信号的高异常部分是将异常监控信号通过下限幅电路得到,下限幅电路的下阈值为信号采集系统所能采集信号的最大值;异常监控信号的低异常部分是将异常监控信号通过上限幅电路得到,上限幅电路的上阈值为信号采集系统所能采集信号的最小值。
8.如权利要求1所述的针对异常监控信号的信号采集系统,其特征在于,所述信号调理电路控制部分包括逻辑器件、开关器件以及信号隔离保护器件。
9.一种利用权利要求1所述的针对异常监控信号的信号采集系统的信号采集方法,其特征在于,包括:
模拟传感器采集被监控系统的监控信号,所述监控信号传输至异常监控信号异常检测单元,判断所述监控信号是否异常;
若所述监控信号异常,微控制器发送信号至所述信号调理电路控制部分,开启所述信号调理电路提取部分;微控制器开启所述异常监控信号异常处理单元;
所述信号调理电路提取部分对异常监控信号进行提取,将异常监控信号提取为异常监控信号的正常部分、异常监控信号的高异常部分以及异常监控信号的低异常部分;
提取后的异常监控信号的各部分通过所述异常监控信号异常处理单元进行处理,使所述异常监控信号的各部分调理至所述微控制器可以采集的范围,处理后采集至所述微控制器的信号采集通道。
10.如权利要求9所述的针对异常监控信号的信号采集系统的信号采集方法,其特征在于,还包括所述微控制器采集到异常监控信号的高异常部分、异常监控信号的正常部分以及异常监控信号的低异常部分之后,将这三部分转换到相同的量纲,还原成真实的数值,最后将三部分进行合成,还原出准确的异常监控信号。
11.如权利要求9所述的针对异常监控信号的信号采集系统的信号采集方法,其特征在于,通过限幅电路对异常监控信号进行提取:将异常监控信号通过双限幅电路得到异常监控信号的正常部分,双限幅电路的上下阈值为信号采集系统所能采集信号的最大值和最小值;将异常监控信号通过下限幅电路得到异常监控信号的高异常部分,下限幅电路的下阈值为信号采集系统所能采集信号的最大值;将异常监控信号通过上限幅电路得到异常监控信号的低异常部分,上限幅电路的上阈值为信号采集系统所能采集的最小值。
12.如权利要求9所述的针对异常监控信号的信号采集系统的信号采集方法,其特征在于,所述信号调理电路提取部分对异常监控信号进行提取后,通过所述异常监控信号异常处理单元进行处理:异常监控信号的正常部分通过信号调理电路控制单元的正常监控信号调理部分,将其调理到可采集的范围;异常监控信号的高异常提取部分通过异常信号高异常处理部分,将其缩放下移至可采集的范围;异常监控信号的低异常提取部分通过异常信号低异常处理部分,将其缩放上移至可采集的范围。
13.如权利要求9所述的针对异常监控信号的信号采集系统的信号采集方法,其特征在于,若所述监控信号正常,所述异常监控信号异常检测单元将检测结果发送给微处理器,所述微处理器开启正常监控信号的采集程序。
14.如权利要求13所述的针对异常监控信号的信号采集系统的信号采集方法,其特征在于,微控制器控制所述信号调理电路控制部分使信号调理电路控制单元的异常信号高异常提取部分以及异常信号低异常提取部分关闭,微控制器关闭所述异常监控信号异常处理单元。
15.如权利要求13所述的针对异常监控信号的信号采集系统的信号采集方法,其特征在于,微控制器采集信号调理电路控制单元的正常监控信号调理部分调理后的正常监控信号,完成正常监控信号的采集。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200908 |
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