CN113834563A - 一种机械振动状态信号采集与分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机械振动状态信号采集与分析系统，包括：依次连接的模拟调理电路模块、模数转换模块、FPGA功能模块和处理器功能模块，模拟调理电路模块的输入端口与振动传感器的输出端口连接；还包括电源管理模块，所述电源管理模块用于为电涡流传感器、压电加速度传感器及各用电模块提供恒压源和/或恒流源；本发明实现了十六通道振动状态信号同步采集，完成数据初步处理与分析，提取出振动状态信号特征进行诊断报警，并实时上传数据及特征参数；支持电涡流位移传感器、磁电式速度传感器、压电式加速度传感器接入，可同时采集振动位移信号、振动速度信号、振动加速度信号，用于旋转机械结构状态实时监控、故障诊断和寿命预测。
Description
技术领域
本发明涉及机械振动状态信号采集技术领域，特别涉及一种机械振动状态信号采集与分析系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
旋转机械设备(如电动机、轴承、泵机等)是电力、化工、机械制造、航空航天等重要领域的关键装备，正朝着自动化、精密化、复杂化的方向不断发展。工程中对旋转机械设备的安全性和可靠性的要求进一步提高。因此，面向旋转机械的结构健康监测及故障诊断具有重要意义。
旋转机械的结构健康监测及故障诊断是基于对其振动状态信号的特征分析。振动状态信号包括振动位移信号、振动速度信号、振动加速度信号。分别适用于不同状况下的分析诊断。
振动位移信号能够直接反映旋转机械固定螺栓及其它固定件上的应力状况。振动速度信号主要反映旋转轴承及其它相关结构所承受的疲劳应力，而这正是导致旋转设备故障的重要原因。振动加速度信号则反映设备内部各种力的综合作用。在低转速时，设备在振动影响下，内部应力的极限是对设备影响的最大因素，此时主要关注振动位移量；在中转速时，设备振动的能量是对设备影响的最大因素，此时主要关注振动速度量；在高转速时，振动冲击脉冲以及部件共振对设备的影响最大，此时主要关注振动加速度量。
三种类型振动信号分别采用电涡流位移传感器、磁电式速度传感器、压电式加速度传感器进行检测。其中，电涡流位移传感器为恒压源供电的三线制(恒压电源线、信号线、地线)有源传感器，磁电式速度传感器为二线制(信号线、地线)无源传感器，压电式加速度传感器为恒流源供电的二线制(恒流电源线AND信号线、地线)有源传感器。
目前振动状态信号采集领域多采用集成式传感器、独立电源模块、通用数据采集卡和上位机软件的组合检测方案，不同类型传感器检测时需定制不同的数据预处理板卡。
当前旋转机械振动状态信号采集方案还存在以下问题：
(1)振动状态信号的采集对于通道数量、采样频率、采样精度等指标具有较高要求，传统数据采集卡难以同时满足三个维度的性能要求。且在多通道高速率高精度采集任务中，传统的数据采集方案难以解决大量数据在处理和传输过程中实时性和同步性的技术难题。
(2)传统数据采集卡在振动状态信号的采集过程中需额外搭配恒流或恒压电源及专门的信号预处理电路，集成度低，抗干扰能力弱。
(3)传统数据采集方案只能实现单一类型传感器接入，完成单一类型振动信号(如振动加速度信号)的采集，灵活性不足，难以适应不同工况的采集要求。
(4)传统数据采集卡缺乏本地数据处理能力，用于实时监测时需上传大量正常数据，导致上位机处理负担严重，不适用于旋转机械振动状态信号的现场采集分析与远程实时监测。
(5)由传统数据采集卡搭建的采集系统只能完成数据单向传输，采样模式固定，功能单一。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种机械振动状态信号采集与分析系统，同时满足了振动状态信号采集时对于通道数量、采样频率、采样精度三个维度的性能要求，解决了大量数据在处理和传输过程中实时性和同步性的技术难题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种机械振动状态信号采集与分析系统，包括：依次连接的模拟调理电路模块、模数转换模块、FPGA功能模块和处理器功能模块，模拟调理电路模块的输入端口与振动传感器的输出端口连接；
还包括电源管理模块，所述电源管理模块用于为电涡流传感器、压电加速度传感器及各用电模块提供恒压源和/或恒流源；
电源管理模块包括：第一程控开关、第二程控开关、恒压源和恒流源；
电源输出端口与第一程控开关的输入端连接，第一程控开关的输出端与恒压源的输入端连接，恒压源的输出端与第一接口连接；
电源输出端口与第二程控开关的输入端连接，第二程控开关的输出端与恒流源的输入端连接，信号输出端通过隔直电容与恒流源的输出端连接，恒流源的输出端与第二接口连接；
信号地接口为第三接口，第三接口分别与接地线和接地信号连接。
进一步的，
第一接口作为电涡流位移传感器恒压源接口；
第二接口作为压电式加速度传感器恒流源接口和信号接口，或者电涡流位移传感器信号接口，或者作为磁电式速度传感器信号接口。
进一步的，
当接口接入三线制电涡流位移传感器时，第一程控开关打开，恒压源接通，通过第一接口为电涡流位移传感器供电，第二程控开关关闭，恒流源断开，第二接口作为振动位移信号输入接口，第三接口作为信号地接口；
当接入二线制磁电式速度传感器时，第一程控开关关闭，恒压源断开，第二程控开关关闭，恒流源断开，第二接口作为振动速度信号输入接口，第三接口作为信号地接口；
当接入二线制压电式加速度传感器时，第一程控开关关闭，恒压源断开，第二程控开关打开，恒流源接通，第二接口作为恒流源供电接口的同时也作为振动加速度信号输入接口，第三接口作为信号地接口。
进一步的，
模数转换模块包括信号差分输入子模块、自适应放大子模块、带通滤波子模块、第一模拟选通子模块、积分运算子模块、微分运算子模块和第二模拟选通子模块，信号差分输入子模块、自适应放大子模块、带通滤波子模块和第一模拟选通子模块依次连接；
第一模拟选通子模块的输出端与第一积分运算子模块的输入端连接，第一积分运算子模块的输出端与第二模拟选通子模块的输入端连接，构成第一通路；
第一积分运算子模块的输出端与第二积分运算子模块的输入端连接，第二积分运算子模块的输出端与第二模拟选通子模块的输入端连接，构成第二通路；
第一微分运算子模块的输出端与第二微分运算子模块的输入端连接，第二微分运算子模块的输出端与第二模拟选通子模块的输入端连接，构成第三通路；
第一模拟选通子模块的输出端与第一微分运算子模块的输入端连接，第一微分运算子模块的输出端与第二模拟选通子模块的输入端连接，构成第四通路；
带通滤波子模块的输出端与第二模拟选通子模块的输入端连接，构成第五通路。
更进一步的，
当接入电涡流位移传感器时，第五通路选通时输出振动位移信号，第四通路选通时输出振动速度信号，第三通路选通时输出振动加速度信号；
当接入磁电式速度传感器时，第五通路选通时输出振动速度信号，第四通路选通时输出振动加速度信号，第一通路选通时输出振动位移信号；
当接入压电加速度传感器时，第五通路选通时输出振动加速度信号，第一通路选通时输出振动速度信号，第二通路选通时输出振动位移信号。
进一步的，
FPGA功能模块包括分频器子模块、FIFO缓冲子模块、模数转换控制子模块、特征提取子模块及数据传输子模块；
分频器子模块用于依据处理器指令，实现N倍频，生成模数转换芯片所需要的不同时钟信号；
FIFO缓冲子模块暂存接收的数据，用于进行信号特征提取和信号传输；
模数转换控制子模块用于依据处理器指令，生成相应控制字控制模数转换芯片实现不同模数转换参数控制。
更进一步的，
特征提取子模块用于进行波峰值因子、裕度因子和信号频率的提取；
波峰值因子为峰值与均方根值的比值，裕度因子为信号峰值与方根幅值的比值。
进一步的，
处理器功能模块用于接收FPGA功能模块传输的数据，通过以太网接口与上位机进行通讯，网络通信中断时将数据存储至存储卡中；
进一步的，
处理器功能模块接收上位机发出的指令，控制FPGA功能模块完成相应采集模式和采集频率的切换；
在实时采集模式时，比较FPGA功能模块计算得到的特征参数与所设阈值，单一特征参数超过阈值则进行报警并上传数据，未超过阈值时则停止网口数据上传。
进一步的，
处理器功能模块自动检测初始信号幅值并进行程控调节，完成自适应放大，同时控制通道切换芯片及程控开关，完成信号选通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明所述的系统，搭建了FPGA+双片8通道24位同步采样ADC芯片的模数转换架构，发挥了FPGA高速并行处理的优势，利用ADC芯片24bit采样转换位数、单通道转换频率可调及高动态范围等特点，实现了具有16路独立同步24bit采样通道的数据采集系统，同时满足了振动状态信号采集对于通道数量、采样频率、采样精度三个维度的性能要求，并解决了大量数据在处理和传输过程中实时性和同步性的技术难题。
2、本发明所述的系统，创新性的提出了一种程控复用接口，为电涡流传感器、压电加速度传感器提供稳定的恒压源与恒流源，实现了单通道支持三种不同类型传感器复用，集成度高，抗干扰能力强。
3、本发明所述的系统，创新性的提出了一种基于硬件微积分运算的专用信号预处理电路，支持电涡流位移传感器、磁电式速度传感器以及压电式加速度传感器信号输入，通过硬件运算电路分别采集到振动位移、振动速度、振动加速度三种类型振动信号，解决了传统数据采集卡只能实现单一类型传感器接入，完成单一类型振动状态信号(如振动加速度信号)采集的缺点，实现了一体化检测，提高了采集系统灵活性，满足不同工况的功能要求。
4、本发明所述的系统，提出了一种基于振动信号频率、波峰值因子及裕度因子的特征提取方法，通过提取振动信号频率、波峰值因子及裕度因子，并与所设阈值进行比较，实现了旋转机械点蚀、磨损、冲击等故障的实时监控、诊断、报警功能，能够克服现有技术中存在的数据采集效率低以及上传大量正常数据增加上位机处理负担的问题。
5、本发明所述的系统，具有定时采集、触发采集、实时采集三种采集模式，且具有数据存储功能，可灵活切换，同时具有边缘计算和上位机云计算两种信号处理模式，克服了传统采集方案数据单向传输、采样模式固定以及功能单一的缺点。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例提供的机械振动状态信号采集与分析系统整体框架示意图。
图2为本发明实施例提供的电源管理模块框图。
图3为本发明实施例提供的程控复用接口实现方案示意图。
图4为本发明实施例提供的程控复用接口实现逻辑示意图。
图5为本发明实施例提供的模拟调理电路模块框图。
图6为本发明实施例提供的模拟选通逻辑示意图。
图7为本发明实施例提供的模数转换模块框图。
图8为本发明实施例提供的FPGA功能模块框图。
图9为本发明实施例提供的ARM处理器功能模块框图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
如图1所示，本发明实施例1提供了一种机械振动状态信号采集与分析系统，总体结构如图1所示，分为五个模块：
(1)电源管理模块，负责为传感器及整个系统提供精准稳定的恒压源与恒流源；
(2)模拟调理电路模块，负责完成各个通道信号差分输入、自适应放大、带通滤波、微分运算、积分运算、模拟选通等数据预处理过程；
(3)模数转换模块，负责将十六路振动模拟信号转换为24bit数字信号并传输至FPGA；
(4)FPGA功能模块，负责为各采集通道提供调频时钟；实现定时采集、触发采集、实时采集三种采集模式切换；对接收到的数据进行缓存并计算相关时域特征参数；将采集数据及特征参数传输至ARM处理器并接收ARM处理器的控制指令；
(5)ARM处理器功能模块，负责接收FPGA传输的数据；比较特征参数与所设阈值，超过阈值则进行报警；通过以太网接口与上位机进行通信；网络通信中断时将数据存储至SD卡；对自适应放大、信号选通进行控制；对FPGA功能模块进行控制，包括对采集模式和采集频率的控制。
电源管理模块，具体如下：
电源管理模块负责将220V市电转换为直流电源，为电涡流传感器、压电加速度传感器及系统主机提供精准稳定的恒压源与恒流源，如图2所示。
其中，提出一种程控复用接口实现方案，如图3和图4所示。
当接口接入三线制电涡流位移传感器时，TTL1置为低电平，程控开关①(即第一程控开关)打开，恒压源接通，通过接口①(即第一接口)为电涡流位移传感器供电；TTL2置为高电平，程控开关②(即第二程控开关)关闭，恒流源断开，接口②(即第二接口)作为振动位移信号输入接口；接口③(即第三接口)作为信号地接口。
当接入二线制磁电式速度传感器时，TTL1置为高电平，程控开关①关闭，恒压源断开；TTL2置为高电平，程控开关②关闭，恒流源断开，接口②作为振动速度信号输入接口；③接口作为信号地接口。
当接入二线制压电式加速度传感器时，TTL1置为高电平，程控开关①关闭，恒压源断开；TTL2置为低电平，程控开关②打开，恒流源接通，接口②作为恒流源供电接口的同时也作为振动加速度信号输入接口；③接口作为信号地接口。
由此实现单通道支持三种不同类型传感器复用的功能。
模拟调理电路模块，具体如下：
模拟调理电路模块负责完成各个通道信号差分输入、自适应放大、带通滤波、积分运算、微分运算、模拟选通等数据预处理过程，系统支持电涡流位移传感器、磁电式速度传感器以及压电式加速度传感器信号输入。
本实施例提供了一种基于硬件微积分运算的专用信号预处理电路，如图5所示。
输入信号首先经差分输入、自适应放大和带通滤波处理，滤除干扰，提高信噪比，以保证采样精度。
当接入电涡流位移传感器时，模拟通路⑤(即第五通路)选通时输出振动位移信号，模拟通路④(即第四通路)选通时输出振动速度信号，模拟通路③(即第三通路)选通时输出振动加速度信号。当接入磁电式速度传感器时，模拟通路⑤(即第五通路)选通时输出振动速度信号，模拟通路④(即第四通路)选通时输出振动加速度信号，模拟通路①选通时输出振动位移信号。当接入压电加速度传感器时，模拟通路⑤(即第五通路)选通时输出振动加速度信号，模拟通路①(即第一通路)选通时输出振动速度信号，模拟通路②(即第二通路)选通时输出振动位移信号，整体逻辑如图6所示。
模数转换模块，具体如下：
模数转换模块负责将十六路振动模拟信号转换为24bit数字信号并传输至FPGA。
ADC芯片选用AD7768，AD7768为每通道集成Σ-Δ型调制器和数字滤波器的8通道同步采样模数转换器(ADC)。AD7768在110.8kHz最大输入带宽下可实现108dB动态范围，具备±2ppm满量程积分非线性、±50μV失调误差和±30ppm增益误差的典型性能。支持可编程输入带宽及采样速率，每通道最大采样速率可达256KHz。数据接口支持CRC错误检查。可通过菊花链级联方式实现通道拓展。
如图7所示，模数转换模块采取两片AD7768实现十六通道拓展，接收FPGA控制字写入及采样时钟输入，并采用SPI高速串行总线将转换后的数字信号传输至FPGA。
FPGA功能模块，具体如下：
FPGA作为系统的数字逻辑控制器，主要功能模块由分频器、FIFO缓冲、模数转换控制、特征提取及数据传输五部分组成。
其中，分频器功能主要是实现N倍频，生成模数转换芯片所需要的不同时钟信号，并依据ARM处理器指令灵活调节。FIFO缓冲主要负责暂存接收的数据，以便进行信号特征提取和信号传输。模数转换控制主要依据ARM处理器指令生成相应控制字控制ADC芯片实现不同模数转换参数控制。
特征提取主要包括波峰值因子、裕度因子、信号频率三种指标的提取分析。其中波峰值因子定义为峰值与均方根值的比值。该特征值对于旋转机械故障诊断的优点是不受机械尺寸、转速和负载的影响，也不受传感器和放大器等主要和次要仪器的灵敏度变化的影响。该值适用于点蚀故障的诊断。裕度因子是信号峰值与方根幅值的比值，常用来检测旋转机械设备的磨损状况。波峰值因子和裕度因子均为量纲为一的参数指标，计算公式为：
波峰值因子：
裕度因子：
其中，C为波峰值因子，L为裕度因子；Xi为振动信号序列的单个数据值，n为数据点个数。同时，利用快速傅里叶变换提取振动信号频谱，获得振动信号中心频率。
数据传输主要采用SPI总线将振动信号数据及所得特征参数传输至ARM处理器，并接收来自ARM处理器的控制指令，FPGA功能模块框图如图8所示。
ARM处理器功能模块，具体如下：
ARM处理器功能模块负责接收FPGA传输的数据；通过以太网接口与上位机进行通讯；网络通信中断时将数据存储至SD卡；对自适应放大、信号选通进行控制；对FPGA功能模块进行控制，包括对采集模式和采集频率的控制。
系统可切换定时采集、触发采集、实时采集三种采集模式，由ARM处理器接收上位机发出的指令并控制FPGA完成相应采集模式切换。在实时采集模式时，比较FPGA计算得到的特征参数与所设阈值，阈值设置为正常信号特征参数的1.6倍，单一特征参数超过阈值则进行报警并上传数据，未超过阈值时则停止网口数据上传。
ARM处理器可自动检测初始信号幅值并进行程控调节，完成自适应放大，同时控制通道切换芯片及程控开关，完成信号选通，ARM处理器功能模块框图如图9所示。
本实施例所述的系统基于旋转类机械振动状态信号采集、存储、分析、传输的需求而设计，所述系统实现了十六通道振动状态信号同步采集，完成数据初步处理与分析，提取出振动状态信号特征进行诊断报警，并实时上传数据及特征参数。
所述系统支持电涡流位移传感器、磁电式速度传感器、压电式加速度传感器接入，可同时采集振动位移信号、振动速度信号、振动加速度信号，用于旋转机械结构状态实时监控、故障诊断和寿命预测。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种机械振动状态信号采集与分析系统，其特征在于：
包括：依次连接的模拟调理电路模块、模数转换模块、FPGA功能模块和处理器功能模块，模拟调理电路模块的输入端口与振动传感器的输出端口连接；
还包括电源管理模块，所述电源管理模块用于为电涡流传感器、压电加速度传感器及各用电模块提供恒压源和/或恒流源；
电源管理模块包括：第一程控开关、第二程控开关、恒压源和恒流源；
电源输出端口与第一程控开关的输入端连接，第一程控开关的输出端与恒压源的输入端连接，恒压源的输出端与第一接口连接；
电源输出端口与第二程控开关的输入端连接，第二程控开关的输出端与恒流源的输入端连接，信号输出端通过隔直电容与恒流源的输出端连接，恒流源的输出端与第二接口连接；
信号地接口为第三接口，第三接口分别与接地线和接地信号连接。
2.如权利要求1所述的机械振动状态信号采集与分析系统，其特征在于：
第一接口作为电涡流位移传感器恒压源接口；
第二接口作为压电式加速度传感器恒流源接口和信号接口，或者电涡流位移传感器信号接口，或者作为磁电式速度传感器信号接口。
3.如权利要求1所述的机械振动状态信号采集与分析系统，其特征在于：
当接口接入三线制电涡流位移传感器时，第一程控开关打开，恒压源接通，通过第一接口为电涡流位移传感器供电，第二程控开关关闭，恒流源断开，第二接口作为振动位移信号输入接口，第三接口作为信号地接口；
当接入二线制磁电式速度传感器时，第一程控开关关闭，恒压源断开，第二程控开关关闭，恒流源断开，第二接口作为振动速度信号输入接口，第三接口作为信号地接口；
当接入二线制压电式加速度传感器时，第一程控开关关闭，恒压源断开，第二程控开关打开，恒流源接通，第二接口作为恒流源供电接口的同时也作为振动加速度信号输入接口，第三接口作为信号地接口。
4.如权利要求1所述的机械振动状态信号采集与分析系统，其特征在于：
模数转换模块包括信号差分输入子模块、自适应放大子模块、带通滤波子模块、第一模拟选通子模块、积分运算子模块、微分运算子模块和第二模拟选通子模块，信号差分输入子模块、自适应放大子模块、带通滤波子模块和第一模拟选通子模块依次连接；
第一模拟选通子模块的输出端与第一积分运算子模块的输入端连接，第一积分运算子模块的输出端与第二模拟选通子模块的输入端连接，构成第一通路；
第一积分运算子模块的输出端与第二积分运算子模块的输入端连接，第二积分运算子模块的输出端与第二模拟选通子模块的输入端连接，构成第二通路；
第一微分运算子模块的输出端与第二微分运算子模块的输入端连接，第二微分运算子模块的输出端与第二模拟选通子模块的输入端连接，构成第三通路；
第一模拟选通子模块的输出端与第一微分运算子模块的输入端连接，第一微分运算子模块的输出端与第二模拟选通子模块的输入端连接，构成第四通路；
带通滤波子模块的输出端与第二模拟选通子模块的输入端连接，构成第五通路。
5.如权利要求4所述的机械振动状态信号采集与分析系统，其特征在于：
当接入电涡流位移传感器时，第五通路选通时输出振动位移信号，第四通路选通时输出振动速度信号，第三通路选通时输出振动加速度信号；
当接入磁电式速度传感器时，第五通路选通时输出振动速度信号，第四通路选通时输出振动加速度信号，第一通路选通时输出振动位移信号；
当接入压电加速度传感器时，第五通路选通时输出振动加速度信号，第一通路选通时输出振动速度信号，第二通路选通时输出振动位移信号。
6.如权利要求1所述的机械振动状态信号采集与分析系统，其特征在于：
FPGA功能模块包括分频器子模块、FIFO缓冲子模块、模数转换控制子模块、特征提取子模块及数据传输子模块；
分频器子模块用于依据处理器指令，实现N倍频，生成模数转换芯片所需要的不同时钟信号；
FIFO缓冲子模块暂存接收的数据，用于进行信号特征提取和信号传输；
模数转换控制子模块用于依据处理器指令，生成相应控制字控制模数转换芯片实现不同模数转换参数控制。
7.如权利要求6所述的机械振动状态信号采集与分析系统，其特征在于：
特征提取子模块用于进行波峰值因子、裕度因子和信号频率的提取；
波峰值因子为峰值与均方根值的比值，裕度因子为信号峰值与方根幅值的比值。
8.如权利要求1所述的机械振动状态信号采集与分析系统，其特征在于：
处理器功能模块用于接收FPGA功能模块传输的数据，通过以太网接口与上位机进行通讯，网络通信中断时将数据存储至存储卡中；
处理器功能模块还用于对FPGA功能模块进行控制，包括对采集模式和采集频率的控制。
9.如权利要求1所述的机械振动状态信号采集与分析系统，其特征在于：
处理器功能模块接收上位机发出的指令，控制FPGA功能模块完成相应采集模式切换；
在实时采集模式时，比较FPGA功能模块计算得到的特征参数与所设阈值，单一特征参数超过阈值则进行报警并上传数据，未超过阈值时则停止网口数据上传。
10.如权利要求1所述的机械振动状态信号采集与分析系统，其特征在于：
处理器功能模块自动检测初始信号幅值并进行程控调节，完成自适应放大，同时控制通道切换芯片及程控开关，完成信号选通。
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