CN117666427A - 一种用于机械设备的状态监控与故障诊断装置 - Google Patents
一种用于机械设备的状态监控与故障诊断装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117666427A CN117666427A CN202311656756.7A CN202311656756A CN117666427A CN 117666427 A CN117666427 A CN 117666427A CN 202311656756 A CN202311656756 A CN 202311656756A CN 117666427 A CN117666427 A CN 117666427A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- signal
- rotating speed
- main control
- vibration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 82
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 81
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 72
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 43
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 21
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 20
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 18
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 9
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 8
- 238000007726 management method Methods 0.000 claims description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 4
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 4
- 238000010223 real-time analysis Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000012952 Resampling Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
- G05B19/0423—Input/output
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/20—Pc systems
- G05B2219/24—Pc safety
- G05B2219/24215—Scada supervisory control and data acquisition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于机械设备的状态监控与故障诊断装置，包括电源模块、以及与电源模块相连接的主控模块、振温模块和转速工艺量模块，主控模块通过电源模块与振温模块和转速工艺量模块进行数据通信；转速工艺量模块用于采集工艺量传感器的工艺量信号和转速传感器的转速信号，并发送至主控模块，根据转速信号生成等角度同步采样信号，并发送至振温模块；振温模块用于根据等角度同步采样信号，对振温传感器的振温信号进行采集，并发送至主控模块；主控模块用于数据存储和故障诊断；本发明通过模块化子板和异构架构设置，解决了信号干扰问题，提高了装置的处理效率，并且通过硬件等角度采样，实现了在变转速工况下对信号的实时性分析。
Description
技术领域
本发明涉及机械设备数据采集技术领域，特别是涉及一种用于机械设备的状态监控与故障诊断装置。
背景技术
目前，针对港口机械设备运行状态的机械故障诊断分析装置大多分为两种，一种是将各种信号量采集功能全部集成在一张板卡上，另一种则是将各种信号量采集功能与主控芯片集成在一张板卡上，并且现有的机械故障诊断分析装置大部分采用低端ARM或者单片机进行信号量的采集和处理，然后通过后台服务器完成数据处理及分析，并且多采用等时信号采集，对于变转速工况采用软件插值方式重采样。
现有的机械故障诊断分析装置所存在的问题在于，一方面是通道配置不灵活、产品迭代周期长，进而导致成本难以控制，另一方面则是由于采用低端ARM或者单片机进行信号量采集、处理，从而导致本地数据处理能力弱、不适应大量故障特征幅值计算、报警异常处理以及指标数据刷新时间过长，同时由于采用软件插值方式进行重采样，因此还存在变转速工况的适配能力比较弱的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于机械设备的状态监控与故障诊断装置，以能够解决现有装置对变转速振动数据采集不准以及各物理量信号之间相互干扰的问题，以达到快速高效的对信号进行实时采集和分析的效果。
本发明提供了一种用于机械设备的状态监控与故障诊断装置，所述装置包括：
电源模块、以及与所述电源模块相连接的主控模块、转速工艺量模块和若干个振温模块，所述主控模块通过所述电源模块与所述振温模块和所述转速工艺量模块进行数据通信；
所述转速工艺量模块用于采集工艺量传感器的工艺量信号和转速传感器的转速信号，并发送至所述主控模块，以及根据所述转速信号生成等角度同步采样信号，并发送至所述振温模块；
所述振温模块用于根据所述等角度同步采样信号，对振温传感器的振温信号进行采集，并发送至所述主控模块；
所述主控模块用于对所述工艺量信号、所述转速信号和所述振温信号进行数据存储和故障诊断，并将诊断结果发送至外部服务器；
所述电源模块用于对所述主控模块、所述振温模块和所述转速工艺量模块进行供电，并通过数据转发，实现所述主控模块与所述振温模块、以及与所述转速工艺量模块之间的数据通信。
进一步地，所述主控模块包括处理器模块和现场可编程门阵列；
所述现场可编程门阵列用于对接收到的信号数据进行数据处理和数据存储；
所述处理器模块用于对所述振温模块、所述转速工艺量模块和所述现场可编程门阵列进行逻辑控制，以及对采集到的传感器信号进行故障诊断，并将诊断结果发送至外部服务器。
进一步地，所述转速工艺量模块包括工艺量模块和转速模块；
所述工艺量模块用于采集工艺量传感器的工艺量信号，对所述工艺量信号进行模数转换，并通过数字隔离发送至所述主控模块；
所述转速模块用于采集转速传感器的转速信号，对所述转速信号进行光耦隔离和信号调理，并发送至所述主控模块，以及根据所述转速信号生成等角度同步采样信号，并发送至所述振温模块。
进一步地，所述转速模块包括转速信号采集模块和采样信号生成模块；
所述转速信号采集模块用于采集转速传感器的转速信号，对所述转速信号进行光耦隔离和信号调理，并将调理后的转速信号分别发送至所述主控模块和所述采样信号生成模块；
所述采样信号生成模块用于接收来自所述主控模块的分频系数，根据所述分频系数和调理后的转速信号，生成等角度同步采样信号，并发送至所述振温模块。
进一步地，所述采样信号生成模块包括锁相环和分频模块；
所述锁相环用于发送频率信号至所述分频模块，并接收来自所述分频模块的分频信号，以及根据所述转速信号和所述分频信号，生成等角度同步采样信号，并发送至所述振温模块；
所述分频模块用于对频率信号进行分频，并根据来自所述主控模块的分频系数，从分频后的频率信号中选取出分频信号，并发送至所述锁相环。
进一步地，所述分频模块包括分频器和多选一开关；
所述分频器用于对频率信号进行分频，并将分频后的频率信号发送至所述多选一开关；
所述多选一开关用于根据所述分频系数，从分频后的频率信号中选取出分频信号，并发送至所述锁相环。
进一步地，所述振温模块包括振动模块和温度模块；
所述振动模块用于根据所述等角度同步采样信号开启同步采样，采集振温传感器的振动信号，对所述振动信号进行调理和模数转换，并发送至所述主控模块；
所述温度模块用于采集振温传感器的温度信号，对所述温度信号进行调理和模数转换，并发送至所述主控模块。
进一步地，所述振动模块包括第一信号调理模块、增益放大模块、低通滤波模块和第一模数转换模块；
所述第一信号调理模块用于对所述振动信号进行滤波和信号混叠抑制，并将抑制后的振动信号发送至所述增益放大模块；
所述增益放大模块用于对抑制后的振动信号进行衰减，将所述衰减后的信号转换为差分信号，并发送至所述低通滤波模块；
所述低通滤波模块用于对所述差分信号进行抗混叠滤波，并将滤波后的所述差分信号发送至所述第一模数转换模块；
所述第一模数转换模块用于对滤波后的所述差分信号进行模数转换，并将转换后的差分信号发送至所述主控模块。
进一步地，所述低通滤波模块为二阶低通滤波器和差分驱动器组成的三阶低通滤波器。
进一步地，所述电源模块包括电源管理模块和数据转发模块；
所述电源管理模块用于对所述主控模块、所述振温模块、所述转速工艺量模块和所述数据转换模块进行供电；
所述数据转发模块用于对所述主控模块与所述振温模块和所述转速工艺量模块之间传输的数据进行数据转发。
本发明提供了一种用于机械设备的状态监控与故障诊断装置。本装置采用模块化子板设计，对数据通道进行灵活配置，从而降低了产品迭代周期、节约了成本，并且有效解决了信号干扰问题，同时本装置使用硬件等角度采样，并采用ARM与FPGA异构架构设计，能够满足信号分析的实时性，提高了各物理量分块采集及算法处理的效率，能够实现快速高效的机械故障分析诊断。
附图说明
图1是本发明实施例提供的状态监控与故障诊断装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的状态监控与故障诊断装置的另一种结构示意图；
图3是本发明实施例提供的状态监控与故障诊断装置的第三种结构示意图；
图4是图1中转速工艺量模块的结构示意图；
图5是图4中倍频电路的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的状态监控与故障诊断装置的第四种结构示意图；
图7是图6中振温模块的振动信号处理电路结构示意图；
图8是图6中振温模块的温度信号处理电路结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明第一实施例提出的一种用于机械设备的状态监控与故障诊断装置，包括：电源模块40、以及与电源模块40相连接的主控模块10、转速工艺量模块20和若干个振温模块30，主控模块10通过电源模块40与转速工艺量模块20和振温模块30之间进行数据通信。
其中，转速工艺量模块20用于采集工艺量传感器的工艺量信号和转速传感器的转速信号，并发送至主控模块10，以及根据转速信号生成等角度同步采样信号，并发送至振温模块30；振温模块30用于根据等角度同步采样信号，对振温传感器的振温信号进行采集，并发送至主控模块10；主控模块10用于对工艺量信号、转速信号和振温信号进行数据存储和故障诊断，并将诊断结果发送至外部服务器；电源模块40用于对主控模块10、转速工艺量模块20和振温模块30进行供电，并通过数据转发，实现主控模块10与转速工艺量模块20、以及与振温模块30之间的数据通信。
请参阅图2，本发明根据港口机械设备运行状态过程中，电机振动信号为变转速、瞬态、干扰问题严重等特点，设计了一套等角度数据采集和模块化板卡方案，具体的，本装置由主控模块10、转速工艺量模块20、振温模块30和电源模块40组成，各个模块与电源模块40之间通过BTB连接器即板对板连接器相连接，通过电源模块40实现主控模块10与转速工艺量模块20、以及振温模块30之间的数据传输。
请参阅图3，主控模块10由处理器模块101和现场可编程门阵列102组成，在一个优选的实施例中，采用了NXP四核ARM Cortex-A53及Xilinx FPGA的异构系统设计架构，通过ARM和FPGA对各个子板的逻辑进行控制，从而实现对传感器信号的采集和处理、故障诊断以及以太网通讯、4G通讯等功能。具体的，FPGA主要是对采集到的传感器信号进行时域到频域的转换并提供数据存储空间，ARM则主要用于对采集数据的故障诊断分析等操作，并提供通讯功能向外部服务器发送相关数据。主控模块10的具体功能可以根据机械设备的实际情况进行灵活设置，由ARM和FPGA来实现，在此将不再一一展开描述。通过本发明的异构系统设计架构能够提高系统边缘计算能力、缩短指标数据刷新时间，从而为后期复杂工况及复杂算法预留了足够算力，并且便于后期对各模块进行更新迭代。
转速工艺量模块20包括工艺量模块201和转速模块202，其中，工艺量模块201用于采集工艺量传感器的工艺量信号，对所述工艺量信号进行模数转换，并通过数字隔离发送至主控模块10；转速模块202用于采集转速传感器的转速信号，对所述转速信号进行光耦隔离和信号调理，并发送至主控模块10，以及根据转速信号生成等角度同步采样信号，并发送至振温模块30。
请参阅图4，在工艺量模块201中，工艺量传感器的信号通过接线端子接入工艺量模块201，进行电压电流转换，比如通过ADI-AD4112芯片进行电压或电流的模数转换后，通过数字隔离与主控模块10的ARM相连，从而通过ARM实现数据的采集和处理。本实施例提供的方案集成度高，pcb空间布局小，稳定性高，适合模块化设计。
转速模块202包括转速信号采集模块2021和采样信号生成模块2022，其中，在转速信号采集模块2021中，转速传感器的信号通过高速光耦将3-24V转速脉冲信号转换成3.3V脉冲信号，并且通过施密特触发器进行波形整形调理后，转速信号f0会通过电源模块40被传输到主控模块10的FPGA进行波形计数，本实施例中采用施密特触发器进行信号调理，相比其他滤波方案，调理效果更好，信号更稳定。
在现有的故障分析装置中，对于等角度采样大多利用软件差值采样方式来实现，插值重采样过程是根据转速脉冲序列进行转速估计，然后利用此估计转速计算等角度采样发生的时刻序列，在等角度采样时刻附近的时间区间内对同步采样的原始噪声信号进行插值重采样，从而得到阶次分析所需的角度域稳态信号，但是这种方法会存在预估偏差，对此，本发明提供了一种硬件等角度采样装置，通过硬件来实现等角度采样，从而克服软件插值重采样带来的预估偏差问题。
请参阅图5，采样信号生成模块2022为倍频电路，由锁相环和分频模块组成，经过信号调理后的转速信号f0通过多路开关输入到采样信号生成模块2022中，其中，锁相环用于发送频率信号至分频模块，并接收来自分频模块的分频信号，以及根据转速信号和分频信号，生成等角度同步采样信号，并发送至振温模块30；分频模块用于对频率信号进行分频，并根据来自主控模块10的分频系数，从分频后的频率信号中选取出分频信号，并发送至锁相环。
具体的，分频模块由分频器和多选一开关组成，锁相环的压控振荡器将频率信号输出到分频器的时钟输入端，经由分频器进行分频后，再将多个分频信号输入多选一开关中，而多选一开关通过电源模块40与主控模块10相连接，在主控模块10中的FPGA中设置采样点数也即分频系数后，该分频系数会被传输到多选一开关中，多选一开关根据分频系数将对应的分频信号f1发回到锁相环的鉴相器输入端，由鉴相器将待倍频的转速信号f0与分频信号f1进行相位比较，当转速信号f0与分频信号f1的频率和相位一致时，锁相环输出的频率即为等角度同步采样信号f2，等角度同步采样信号f2会通过电源模块40输入到振温模块30的同步采样脚，在同步信号的作用下开启同步采样，采集此时振动传感器的振动信号，通过上述说明可知，f2＝f0*f1，f2＝M*RPM/60＝M*转频，其中，f2为同步采样信号，M为转速采样点，RPM为转速单位即每分钟的旋转次数。
从上式可以看出，采样频率f2正比于转频，也就是说在低转速下，采样频率低，在高转速频率下，采样频率高，这样才能满足每转采样点数相当的要求，从而实现等角度采样。本发明提供的硬件实现等角度采样方法，不需要软件插值重采样那样对转速进行预估，能够灵活适配于变转速工况下的应用。
本装置包含多个振温模块30，每个振温模块30均包括振动模块301和温度模块302，请参阅图6，在一个优选的实施例中，振温模块30可以采用ADI高精度24位Σ-Δ型AD7768，该ADC具有8通道同步采样，输出速率最高256kSPS，带宽为110.8kHz。也就是说，每个振温模块30可以同时采集8路振温一体传感器，每个振温模块30接口信号定义完全相同，该接口信号通过电源模块40中转后，与主控模块10的FPGA相连，并由FPGA进行逻辑控制及数据读取。其中，振动模块301用于根据等角度同步采样信号开启同步采样，采集振温传感器的振动信号，对振动信号进行调理和模数转换，并发送至主控模块10。具体的，振动模块301包括第一信号调理模块、增益放大模块、低通滤波模块和第一模数转换模块；所述第一信号调理模块用于对所述振动信号进行滤波和信号混叠抑制，并将抑制后的振动信号发送至所述增益放大模块；所述增益放大模块用于对抑制后的振动信号进行衰减，将所述衰减后的信号转换为差分信号，并发送至所述低通滤波模块；所述低通滤波模块用于对所述差分信号进行抗混叠滤波，并将滤波后的所述差分信号发送至所述第一模数转换模块；所述第一模数转换模块用于对滤波后的所述差分信号进行模数转换，并将转换后的差分信号发送至所述主控模块。
请参阅图7，在一个优选的实施例中，振温模块30提供了24V恒流源，振温传感器1通过LT3092提供24V@4mA恒流电源，在等角度同步采样信号的作用下，AD7768启动同步采样，采集此时振动传感器的振动信号，振温传感器1的振动信号，先经过隔直电容C62、滤除直流分量；然后经过RC(低通滤波器)组成的低通滤，进行信号混叠抑制；该信号送入可编程增益放大器LTC6373HDFM进行放大或者缩小，并将单端信号转成差分信号；经过增益放大器0.5倍的衰减后，可以测量2mV-17V信号，最大可以测到80g加速度信号。经LTC6373HDFM衰减后的信号通过二阶RC与差分驱动器ADA4945的反馈网络组成三阶低通滤波器，进行抗混叠滤波，从而实现了信号带外抑制；通过差分驱动器可以提高信号动态范围，减少二次谐波失真，同时为后级ADC提供稳定信号输入。
请参阅图8，在一个优选的实施例中，温度模块302用于采集振温传感器的温度信号，对温度信号进行调理和模数转换，并发送至主控模块10，具体的，在本实施例中，调理电路由R100和R101分压电路、以及LMV321运放电路组成，振温传感器的温度信号通过调理电路来提高信号输入的阻抗，然后再发送到8选1多路开关RS2251中，该开关连接8通道温度信号，通过多路开关选择对应的通道温度进行切换，切换后的信号送入双通道16位ADCMCP3427后，信号经过电源模块40最终被送入主控模块10的ARM，从而进行电压与温度的线性转换。
本实施例提供的振温模块30在前端信号链路上减少了缓冲器数量、节省了线路板空间，从而提高了装置的可靠性；并且通过增益放大器使采集的信号范围足够宽，不需要单独对现场信号进行适配调整，提高了装置的采集效率；同时使用ADA4945与RC组成的三阶滤波器代替了高阶椭圆滤波器，进一步节省了成本和布板空间。
本装置的电源模块40则由电源管理模块401即PMU和数据转发模块402即MCU组成，其中，电源管理模块401用于为各功能板提供稳定的低纹波电源，数据转发模块402则可以实现RS485的转换功能，实现与现场PLC的实时数据通讯。本装置通过电源模块40来实现各个功能模块之间的数据传输，能够有效解决各个物理量信号之间的互相干扰问题，能够对实际应用场景中采集通道数据进行灵活配置，具有极高的适配性和可扩展性。
综上，本发明实施例提出的一种用于机械设备的状态监控与故障诊断装置，所述装置包括电源模块、以及与所述电源模块相连接的主控模块、振温模块和转速工艺量模块，所述主控模块通过所述电源模块与所述振温模块和所述转速工艺量模块进行数据通信；所述转速工艺量模块用于采集工艺量传感器的工艺量信号和转速传感器的转速信号，并发送至所述主控模块，以及根据所述转速信号生成等角度同步采样信号，并发送至所述振温模块；所述振温模块用于根据所述等角度同步采样信号，对振温传感器的振温信号进行采集，并发送至所述主控模块；所述主控模块用于对所述工艺量信号、所述转速信号和所述振温信号进行数据存储和故障诊断，并将诊断结果发送至外部服务器；所述电源模块用于对所述主控模块、所述振温模块和所述转速工艺量模块进行供电，并通过数据转发，实现所述主控模块与所述振温模块、以及与所述转速工艺量模块之间的数据通信。本发明通过模块化子板和异构架构设置，解决了信号干扰问题，提高了装置的处理效率，并且通过硬件等角度采样，实现了在变转速工况下对信号的实时性分析。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例直接相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。需要说明的是，上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种用于机械设备的状态监控与故障诊断装置，其特征在于，包括：
电源模块、以及与所述电源模块相连接的主控模块、转速工艺量模块和若干个振温模块，所述主控模块通过所述电源模块与所述振温模块和所述转速工艺量模块进行数据通信；
所述转速工艺量模块用于采集工艺量传感器的工艺量信号和转速传感器的转速信号，并发送至所述主控模块，以及根据所述转速信号生成等角度同步采样信号，并发送至所述振温模块；
所述振温模块用于根据所述等角度同步采样信号，对振温传感器的振温信号进行采集，并发送至所述主控模块；
所述主控模块用于对所述工艺量信号、所述转速信号和所述振温信号进行数据存储和故障诊断，并将诊断结果发送至外部服务器；
所述电源模块用于对所述主控模块、所述振温模块和所述转速工艺量模块进行供电，并通过数据转发，实现所述主控模块与所述振温模块、以及与所述转速工艺量模块之间的数据通信。
2.根据权利要求1所述的用于机械设备的状态监控与故障诊断装置，其特征在于，所述主控模块包括处理器模块和现场可编程门阵列；
所述现场可编程门阵列用于对接收到的信号数据进行数据处理和数据存储；
所述处理器模块用于对所述振温模块、所述转速工艺量模块和所述现场可编程门阵列进行逻辑控制，以及对采集到的传感器信号进行故障诊断，并将诊断结果发送至外部服务器。
3.根据权利要求1所述的用于机械设备的状态监控与故障诊断装置，其特征在于，所述转速工艺量模块包括工艺量模块和转速模块；
所述工艺量模块用于采集工艺量传感器的工艺量信号，对所述工艺量信号进行模数转换，并通过数字隔离发送至所述主控模块；
所述转速模块用于采集转速传感器的转速信号，对所述转速信号进行光耦隔离和信号调理，并发送至所述主控模块，以及根据所述转速信号生成等角度同步采样信号，并发送至所述振温模块。
4.根据权利要求3所述的用于机械设备的状态监控与故障诊断装置，其特征在于，所述转速模块包括转速信号采集模块和采样信号生成模块；
所述转速信号采集模块用于采集转速传感器的转速信号，对所述转速信号进行光耦隔离和信号调理，并将调理后的转速信号分别发送至所述主控模块和所述采样信号生成模块；
所述采样信号生成模块用于接收来自所述主控模块的分频系数，根据所述分频系数和调理后的转速信号，生成等角度同步采样信号，并发送至所述振温模块。
5.根据权利要求4所述的用于机械设备的状态监控与故障诊断装置，其特征在于，所述采样信号生成模块包括锁相环和分频模块；
所述锁相环用于发送频率信号至所述分频模块，并接收来自所述分频模块的分频信号，以及根据所述转速信号和所述分频信号，生成等角度同步采样信号，并发送至所述振温模块；
所述分频模块用于对频率信号进行分频，并根据来自所述主控模块的分频系数，从分频后的频率信号中选取出分频信号，并发送至所述锁相环。
6.根据权利要求5所述的用于机械设备的状态监控与故障诊断装置，其特征在于，所述分频模块包括分频器和多选一开关；
所述分频器用于对频率信号进行分频，并将分频后的频率信号发送至所述多选一开关；
所述多选一开关用于根据所述分频系数，从分频后的频率信号中选取出分频信号，并发送至所述锁相环。
7.根据权利要求1所述的用于机械设备的状态监控与故障诊断装置，其特征在于，所述振温模块包括振动模块和温度模块；
所述振动模块用于根据所述等角度同步采样信号开启同步采样，采集振温传感器的振动信号，对所述振动信号进行调理和模数转换，并发送至所述主控模块；
所述温度模块用于采集振温传感器的温度信号，对所述温度信号进行调理和模数转换，并发送至所述主控模块。
8.根据权利要求7所述的用于机械设备的状态监控与故障诊断装置，其特征在于，所述振动模块包括第一信号调理模块、增益放大模块、低通滤波模块和第一模数转换模块；
所述第一信号调理模块用于对所述振动信号进行滤波和信号混叠抑制，并将抑制后的振动信号发送至所述增益放大模块；
所述增益放大模块用于对抑制后的振动信号进行衰减，将所述衰减后的信号转换为差分信号，并发送至所述低通滤波模块；
所述低通滤波模块用于对所述差分信号进行抗混叠滤波，并将滤波后的所述差分信号发送至所述第一模数转换模块；
所述第一模数转换模块用于对滤波后的所述差分信号进行模数转换，并将转换后的差分信号发送至所述主控模块。
9.根据权利要求8所述的用于机械设备的状态监控与故障诊断装置，其特征在于，所述低通滤波模块为二阶低通滤波器和差分驱动器组成的三阶低通滤波器。
10.根据权利要求1所述的用于机械设备的状态监控与故障诊断装置，其特征在于，所述电源模块包括电源管理模块和数据转发模块；
所述电源管理模块用于对所述主控模块、所述振温模块、所述转速工艺量模块和所述数据转换模块进行供电；
所述数据转发模块用于对所述主控模块与所述振温模块和所述转速工艺量模块之间传输的数据进行数据转发。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311656756.7A CN117666427B (zh) | 2023-12-01 | 2023-12-01 | 一种用于机械设备的状态监控与故障诊断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311656756.7A CN117666427B (zh) | 2023-12-01 | 2023-12-01 | 一种用于机械设备的状态监控与故障诊断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117666427A true CN117666427A (zh) | 2024-03-08 |
| CN117666427B CN117666427B (zh) | 2024-08-13 |
Family
ID=90063643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311656756.7A Active CN117666427B (zh) | 2023-12-01 | 2023-12-01 | 一种用于机械设备的状态监控与故障诊断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117666427B (zh) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050068766A (ko) * | 2003-12-30 | 2005-07-05 | 두산중공업 주식회사 | 분산형 회전기계 진동 감시 및 처리 장치 |
| CN103196547A (zh) * | 2013-03-11 | 2013-07-10 | 安徽新力电业科技咨询有限责任公司 | 一种实现旋转机械振动信号同步阶比跟踪分析方法 |
| CN103234627A (zh) * | 2013-04-17 | 2013-08-07 | 国家电网公司 | 旋转机械振动信号整周期同步采样分析方法 |
| CN103868694A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-18 | 东南大学 | 一种嵌入式变转速轴承故障诊断装置 |
| CN104077474A (zh) * | 2014-06-23 | 2014-10-01 | 华南理工大学 | 基于啮合频率和频谱校正技术的风电齿轮箱阶次跟踪方法 |
| CN104237910A (zh) * | 2014-09-17 | 2014-12-24 | 上海迦美信芯通讯技术有限公司 | 多通道导航射频接收机 |
| CN204392227U (zh) * | 2015-02-06 | 2015-06-10 | 深圳市惠立智能电力科技有限公司 | 一种数据同步采样的锁相环电路 |
| CN106199397A (zh) * | 2015-04-29 | 2016-12-07 | 国家电网公司 | 一种有载分接开关机械故障在线监测方法 |
| CN207081769U (zh) * | 2017-05-31 | 2018-03-09 | 云南电网有限责任公司玉溪供电局 | 手持式钳型电流谐波分析装置 |
| CN113834563A (zh) * | 2021-10-26 | 2021-12-24 | 山东大学 | 一种机械振动状态信号采集与分析系统 |
| CN218895847U (zh) * | 2022-09-26 | 2023-04-21 | 湖南科技大学 | 一种基于等角度采样的机车转向架振动信号采集装置 |
-
2023
- 2023-12-01 CN CN202311656756.7A patent/CN117666427B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050068766A (ko) * | 2003-12-30 | 2005-07-05 | 두산중공업 주식회사 | 분산형 회전기계 진동 감시 및 처리 장치 |
| CN103196547A (zh) * | 2013-03-11 | 2013-07-10 | 安徽新力电业科技咨询有限责任公司 | 一种实现旋转机械振动信号同步阶比跟踪分析方法 |
| CN103234627A (zh) * | 2013-04-17 | 2013-08-07 | 国家电网公司 | 旋转机械振动信号整周期同步采样分析方法 |
| CN103868694A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-18 | 东南大学 | 一种嵌入式变转速轴承故障诊断装置 |
| CN104077474A (zh) * | 2014-06-23 | 2014-10-01 | 华南理工大学 | 基于啮合频率和频谱校正技术的风电齿轮箱阶次跟踪方法 |
| WO2015196735A1 (zh) * | 2014-06-23 | 2015-12-30 | 华南理工大学 | 基于啮合频率和频谱校正技术的风电齿轮箱阶次跟踪方法 |
| CN104237910A (zh) * | 2014-09-17 | 2014-12-24 | 上海迦美信芯通讯技术有限公司 | 多通道导航射频接收机 |
| CN204392227U (zh) * | 2015-02-06 | 2015-06-10 | 深圳市惠立智能电力科技有限公司 | 一种数据同步采样的锁相环电路 |
| CN106199397A (zh) * | 2015-04-29 | 2016-12-07 | 国家电网公司 | 一种有载分接开关机械故障在线监测方法 |
| CN207081769U (zh) * | 2017-05-31 | 2018-03-09 | 云南电网有限责任公司玉溪供电局 | 手持式钳型电流谐波分析装置 |
| CN113834563A (zh) * | 2021-10-26 | 2021-12-24 | 山东大学 | 一种机械振动状态信号采集与分析系统 |
| CN218895847U (zh) * | 2022-09-26 | 2023-04-21 | 湖南科技大学 | 一种基于等角度采样的机车转向架振动信号采集装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117666427B (zh) | 2024-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113834563A (zh) | 一种机械振动状态信号采集与分析系统 | |
| CN110535482A (zh) | 一种短波全频段宽带多信道接收系统 | |
| CN117666427B (zh) | 一种用于机械设备的状态监控与故障诊断装置 | |
| CN112764372A (zh) | 基于vpx架构的多通道信号采集系统 | |
| CN2663986Y (zh) | 一种用于列车轮对运行状态的智能型监测装置 | |
| CN105227158A (zh) | 一种高精度信号实时滤波器 | |
| CN201429461Y (zh) | 一种振动信号采集器 | |
| CN110968001A (zh) | 一种基于fpga+mcu的高速模拟量采集板卡 | |
| CN107919924B (zh) | 一种提高矢量网络分析仪接收机信噪比的系统及方法 | |
| CN113702676B (zh) | 一种基于cml接口的宽带任意波形发生装置及方法 | |
| CN101340196B (zh) | 多通道数字化检波中频放大器 | |
| CN114705920A (zh) | 一种差分式微波检测系统与方法 | |
| CN211826966U (zh) | 一种载荷数字处理板 | |
| CN210895078U (zh) | 一种基于fpga+mcu的高速模拟量采集板卡 | |
| CN112014636A (zh) | 一种基于高速ad的射频模块测试系统 | |
| CN114710157A (zh) | 一种数模转换器测试电路和系统 | |
| CN211860071U (zh) | 一种基于dds、dac的多采样率数字中频激励系统 | |
| CN109557332B (zh) | 一种基于Taylor算法的转速信号转换装置 | |
| CN107769793B (zh) | 一种vpx架构宽带射频采集系统 | |
| CN217307700U (zh) | 一种基于软件无线电的信号解调系统 | |
| CN203745562U (zh) | 数据采集电路 | |
| CN216526793U (zh) | 一种用于大数据的数据采集系统 | |
| Hu et al. | Design and Implementation of A Configurable Remote Analog Data Acquisition System Using the IEEE-1394B Bus | |
| CN216871064U (zh) | 一种同步数据采集装置 | |
| CN113654649A (zh) | 一种电机振动监测装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |