CN112816738A - 一种振动加速度传感器数据有效性的在线评判方法 - Google Patents

一种振动加速度传感器数据有效性的在线评判方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种振动加速度传感器数据有效性的在线评判方法，所述在线评判方法包括五个步骤，通过步骤一至步骤五，先确定计算所需数据，再进行运算分析，最后通过逻辑判定，从而对由传感器捕获的、由采集单元传送的设备振动信号进行去伪存真操作，过滤掉传感器出现松动以及有冲击异常的问题，以提高采集单元传送给数据处理模块原始信号的准确性。

Description

一种振动加速度传感器数据有效性的在线评判方法
技术领域
本发明涉及振动加速度传感器的技术领域，特别是涉及一种振动加速度传感器数据有效性的在线评判方法。
背景技术
振动评价是机械设备状态评估经常使用的方法，传感器捕获的设备振动信号首先由采集单元传送至特定的数据处理模块，然后经处理模块内置的振动分析和状态评价方法判断设备当前工作情况或健康状态。
对于设备状态评价，其准确性不仅决定于振动分析过程采用的策略和评价原则，而且还取决于采集单元传送给数据处理模块原始信号的准确性。这些信号的精度，一方面与采集单元和传感器的性能相关，另一方面受传感器的安装、接线、屏蔽以及传输等多个环节影响。
因此，在设备状态评价前，如何对原始信号进行去伪存真操作，以提高采集单元传送给数据处理模块原始信号的准确性，是传感器应用于设备状态评价中亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种振动加速度传感器数据有效性的在线评判方法，以提高采集单元传送给数据处理模块原始信号的准确性。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种振动加速度传感器数据有效性的在线评判方法，所述在线评判方法包括以下步骤：
步骤一：
定义Vs为传感器输出的最小电压值，Vl为传感器输出的最大电压值；
步骤二：
由步骤一获得的数据Vs和Vl得到数据区间[Vs,Vl]，将区间[Vs,Vl]划分为N等分，并令：
数组序列Vp＝[Vs,V1,V2,…，VN-1,Vl]；
其中V1-Vs＝V2-V1＝…＝Vl-VN-1＝(Vl-Vs)/N；
步骤三：
定义Ds为从采集单元获取的数组序列，S为N个元素的数组序列，S数组的各个元素值等于Ds数组序列在Vp划分的N等分数据范围内的统计值，统计方式为将数组序列Ds中各个数据按照以下关系统计归类：
当Vp+1＞Dsi≥Vp时，Sp＝Sp+1；
其中：
Vp为数组序列Vp中第p个元素的值；
Dsi为数组序列Ds中第i个元素的值；
Sp为数组序列S中第p个元素的值；
步骤四：
定义并计算得到以下数据：
数值Pll＝Vs×N/(Vl-Vs)；
数值Pls＝K×Vs×N/(Vl-Vs)；
数值Psl＝Vl×N/(Vl-Vs)；
数值Pss＝K×Vl×N/(Vl-Vs)；
数值
Figure BDA0002864907180000021
数值
Figure BDA0002864907180000022
其中0<K<1；
步骤五：
由步骤四得到的数据Vpl和Vps参照以下逻辑进行判定：
如果max(Vpl,Vps)＝0，则判定传感器正常工作，将设备振动信号传送至数据处理模块；
如果max(Vpl,Vps)≠0且min(Vpl,Vps)＝0，则判定传感器出现异常或者量程选择不合理；
当判定传感器出现异常或者量程选择不合理后，令：
An＝max(Vpl,Vps),其中n＝1,2,…；
取num为一正整数，且num≥2；
当n>num时，则令：
nj＝mean(An)，其中n＝1,2，…，num；
Figure BDA0002864907180000031
由上述计算得到的数据An、nj和nd参照以下逻辑进行判定：
如果
Figure BDA0002864907180000032
则判定传感器出现松动问题，将设备振动信号剔除；
如果
Figure BDA0002864907180000033
则判定传感器有冲击异常问题，将设备振动信号剔除。
在所述步骤一中，如果采集单元使用直流耦合：
则比较传感器输出最大电压和最小电压Vl so和Vsso(正常供电范围，传感器理论输出的最大和最小电压)与采集单元直流耦合输入最大电压和小电压Vlao和最Vsao之间的关系，并令：
Vl＝min(Vlso，Vlao)；
Vs＝max(Vsso，Vsao)；
如果采集单元使用交流耦合：
则比较传感器输出最大量程和最小量程对应电压Vlso和Vsso电压(传感器有效量程对应的最大和最小电压)与采集单元交流耦合对应最大电压和最小电压Vlao和Vsao之间的关系，并令：
Vl＝min(Vlso，Vlao)；
Vs＝max(Vsso，Vsao)。
在所述步骤二中，令N＞1000且N为奇数。
在所述步骤四中，K的取值为0.95或0.96。
采用上述方案后，通过上述步骤一至步骤五，对由传感器捕获的、由采集单元传送的设备振动信号进行去伪存真操作，过滤掉传感器出现松动以及有冲击异常的问题，以提高采集单元传送给数据处理模块原始信号的准确性。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
本发明一种振动加速度传感器数据有效性的在线评判方法的较佳实施例，该在线评判方法包括以下步骤：
步骤一：
定义Vs为传感器输出的最小电压值，Vl为传感器输出的最大电压值；
步骤二：
由步骤一获得的数据Vs和Vl得到数据区间[Vs,Vl]，将区间[Vs,Vl]划分为N等分，并令：
数组序列Vp＝[Vs,V1,V2,…，VN-1,Vl]；
其中V1-Vs＝V2-V1＝…＝Vl-VN-1＝(Vl-Vs)/N；
步骤三：
定义Ds为从采集单元获取的数组序列，S为N个元素的数组序列，S数组的各个元素值等于Ds数组序列在Vp划分的N等分数据范围内的统计值，统计方式为将数组序列Ds中各个数据按照以下关系统计归类：
当Vp+1＞Dsi≥Vp时，Sp＝Sp+1；
其中：
Vp为数组序列Vp中第p个元素的值；
Dsi为数组序列Ds中第i个元素的值；
Sp为数组序列S中第p个元素的值；
步骤四：
定义并计算得到以下数据：
数值Pll＝Vs×N/(Vl-Vs)；
数值Pls＝K×Vs×N/(Vl-Vs)；
数值Psl＝Vl×N/(Vl-Vs)；
数值Pss＝K×Vl×N/(Vl-Vs)；
数值
Figure BDA0002864907180000051
数值
Figure BDA0002864907180000052
其中0<K<1；
步骤五：
由步骤四得到的数据Vpl和Vps参照以下逻辑进行判定：
如果max(Vpl,Vps)＝0，则判定传感器正常工作，将设备振动信号传送至数据处理模块；
如果max(Vpl,Vps)≠0且min(Vpl,Vps)＝0，则判定传感器出现异常或者量程选择不合理；
当判定传感器出现异常或者量程选择不合理后，令：
An＝max(Vpl,Vps),其中n＝1,2,…；
取num为一正整数，且num≥2；
当n>num时，则令：
nj＝mean(An)，其中n＝1,2，…，num；
Figure BDA0002864907180000053
由上述计算得到的数据An、nj和nd参照以下逻辑进行判定：
如果
Figure BDA0002864907180000054
则判定传感器出现松动问题，将设备振动信号剔除；
如果
Figure BDA0002864907180000055
则判定传感器有冲击异常问题，将设备振动信号剔除。
通过上述步骤一至步骤五，对由传感器捕获的、由采集单元传送的设备振动信号进行去伪存真操作，过滤掉传感器出现松动以及有冲击异常的问题，以提高采集单元传送给数据处理模块原始信号的准确性。
在上述步骤一中，如果采集单元使用直流耦合：
则比较传感器输出最大电压和最小电压Vl so和Vsso(正常供电范围，传感器理论输出的最大和最小电压)与采集单元直流耦合输入最大电压和小电压Vlao和最Vsao之间的关系，并令：
Vl＝min(Vlso，Vlao)；
Vs＝max(Vsso，Vsao)；
如果采集单元使用交流耦合：
则比较传感器输出最大量程和最小量程对应电压Vlso和Vsso电压(传感器有效量程对应的最大和最小电压)与采集单元交流耦合对应最大电压和最小电压Vlao和Vsao之间的关系，并令：
Vl＝min(Vlso，Vlao)；
Vs＝max(Vsso，Vsao)。
在上述步骤二中，令N＞1000且N为奇数。当采用N＞1000且N为奇数时，N的取值有助于提高评判结果的准确性。
在上述步骤四中，K的取值为0.95或0.96。当K的取值为0.95或0.96时，能够保证本发明的评判方法计算出最终评判结果。
上述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的，这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得所属领域的普通技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (4)

1.一种振动加速度传感器数据有效性的在线评判方法，其特征在于：所述在线评判方法包括以下步骤：
步骤一：
定义Vs为传感器输出的最小电压值，Vl为传感器输出的最大电压值；
步骤二：
由步骤一获得的数据Vs和Vl得到数据区间[Vs,Vl]，将区间[Vs,Vl]划分为N等分，并令：
数组序列Vp＝[Vs,V1,V2,…，VN-1,Vl]；
其中V1-Vs＝V2-V1＝…＝Vl-VN-1＝(Vl-Vs)/N；
步骤三：
定义Ds为从采集单元获取的数组序列，S为N个元素的数组序列，S数组的各个元素值等于Ds数组序列在Vp划分的N等分数据范围内的统计值，统计方式为将数组序列Ds中各个数据按照以下关系统计归类：
当Vp+1＞Dsi≥Vp时，Sp＝Sp+1；
其中：
Vp为数组序列Vp中第p个元素的值；
Dsi为数组序列Ds中第i个元素的值；
Sp为数组序列S中第p个元素的值；
步骤四：
定义并计算得到以下数据：
数值Pll＝Vs×N/(Vl-Vs)；
数值Pls＝K×Vs×N/(Vl-Vs)；
数值Psl＝Vl×N/(Vl-Vs)；
数值Pss＝K×Vl×N/(Vl-Vs)；
数值
Figure FDA0002864907170000021
数值
Figure FDA0002864907170000022
其中0<K<1；
步骤五：
由步骤四得到的数据Vpl和Vps参照以下逻辑进行判定：
如果max(Vpl,Vps)＝0，则判定传感器正常工作，将设备振动信号传送至数据处理模块；
如果max(Vpl,Vps)≠0且min(Vpl,Vps)＝0，则判定传感器出现异常或者量程选择不合理；
当判定传感器出现异常或者量程选择不合理后，令：
An＝max(Vpl,Vps),其中n＝1,2,…；
取num为一正整数，且num≥2；
当n>num时，则令：
nj＝mean(An)，其中n＝1,2，…，num；
Figure FDA0002864907170000023
由上述计算得到的数据An、nj和nd参照以下逻辑进行判定：
如果
Figure FDA0002864907170000024
则判定传感器出现松动问题，将设备振动信号剔除；
如果
Figure FDA0002864907170000025
则判定传感器有冲击异常问题，将设备振动信号剔除。
2.如权利要求1所述的一种振动加速度传感器数据有效性的在线评判方法，其特征在于：在所述步骤一中，如果采集单元使用直流耦合：
则比较传感器输出最大电压和最小电压Vlso和Vsso(正常供电范围，传感器理论输出的最大和最小电压)与采集单元直流耦合输入最大电压和小电压Vlao和最Vsao之间的关系，并令：
Vl＝min(Vlso，Vlao)；
Vs＝max(Vsso，Vsao)；
如果采集单元使用交流耦合：
则比较传感器输出最大量程和最小量程对应电压Vlso和Vsso电压(传感器有效量程对应的最大和最小电压)与采集单元交流耦合对应最大电压和最小电压Vlao和Vsao之间的关系，并令：
Vl＝min(Vlso，Vlao)；
Vs＝max(Vsso，Vsao)。
3.如权利要求1所述的一种振动加速度传感器数据有效性的在线评判方法，其特征在于：在所述步骤二中，令N＞1000且N为奇数。
4.如权利要求1所述的一种振动加速度传感器数据有效性的在线评判方法，其特征在于：在所述步骤四中，K的取值为0.95或0.96。
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