专利名称：Usb振动数据采集的制作方法
技术领域：
此处公开的主题涉及用于诊断机器的便携式数据收集器和分析 器，更具体地，涉及具有用于高速传输数据的通用串行总线(USB)接 口的便携式数据收集器和分析器。
背景技术：
传统上，旋转的机器诊断需要大且笨重的测试装备以及大量数据 来适当地诊断机器振动问题。庞大的测试装备必须接近于电源工作并 且工作在恶劣环境下。设备必须被设计成具有与该大且笨重的测试装 备相同的技术能力，但是在尺寸方面又必须是小型的，并且具有使用 电池工作至少6到8小时的能力。
发明内容
在一个实施例中，提供一种用于收集并分析振动数据的系统。该 系统包括至少一个传感器，用于感测振动并且产生对应于所感测的 振动的电信号；通用串行总线(USB)通信设备，用于从该至少一个传 感器接收对应于所感测的振动的电信号，并且调节和对该电信号进行 采样以产生条件信号；和数据收集器，用于接收该条件信号并且将该 条件信号存储在数据存储设备中。
在另一个实施例中，提供一种振动数据采集系统。该便携式系统 包括至少一个传感器，用于感测振动并且产生对应于所感测的振动 的电信号；通用串行总线(USB)通信设备，用于从该至少一个传感器 接收对应于所感测的振动的电信号，并且调节该电信号和对该电信号 进行采样以产生条件信号；和数据收集器，用于接收该条件信号并且 将该条件信号存储在数据存储设备中，该数据收集器包括被配置为向 该USB通信设备供电的电源。
在又一个实施例中，提供一种便携式振动数据采集系统。该便携 式系统包括至少一个传感器，用于感测振动并且产生对应于所感测 的振动的电信号；通用串行总线(USB)通信设备，用于从该至少一个传感器接收对应于所感测的振动的电信号，并且调节该电信号和对该
电信号进行采样以产生条件信号；数据收集器，用于接收该条件信号 并且将该条件信号存储在数据存储设备中，该数据收集器包括被配置
为向该USB通信设备供电的电源；和至少一组緩冲器，用于在将条件 信号存储在该数据存储设备中之前临时存储该条件信号。
通过以下结合附图的详细描述，这些及其它优点和特征将变得更 加明显。
在该说明书的结束部分处的权利要求书中特别指出并且清楚地要 求了本发明的主题。通过以下接合附图的详细说明，本发明的上述及 其他目的、特征和优点将更清楚，其中
图1是根据本发明的示范性实施例的具有消耗低的功率量并且使 能高的数据吞吐量的USB通信设备的振动数据采集系统的示意图2是根据本发明的示范性实施例的具有用于在将振动数据存储 在数据存储设备之前临时存储振动数据的一组緩冲器的振动数据采集 系统的示意图；以及
图3是根据本发明的示范性实施例的用于从多个传感器传输原始 的模拟振动信号并且将该信号转换为用于存储在数据存储设备上的自 述数据对象的方法的流程图。
详细的描述以举例方式参考
本发明的实施例以及优点和 特征。
具体实施例方式
示范性实施例针对一种用于收集并分析振动数据的系统，其包括 作为根据一个实施例的系统的传感器和计算机接口之间的主要通信链 路的USB接口。此外，在这些实施例中，根据一个示范性实施例，该 系统从多个传感器连续地获得原始的模拟振动信号，并且将该信号转 换成自述数据对象(例如，数字数据)用于存储在数据存储设备(例 如，非易失性固态器件)上，同时保持高速的数据传输。USB接口消 耗低的功率量并且仍然有效地提供高速的数据吞吐量。
为了更好地理解本发明及其操作，现在转到附图，图l示出了根据本发明的一个示范性实施例的便携式振动数据采集系统10。该系统 包括一个或多个传感器12、 USB通信设备14和数据收集器设备16。 为了简化的目的，此处将一个或多个传感器12描述为多个传感器12。 但是，应当理解，在本发明的示范性实施例中可以使用单个传感器。
多个传感器12被配置为连续地感测由工作机器(未示出)产生的 振动或原始模拟振动信号，这些信号被描述为线18。多个传感器12 产生与原始模拟振动信号或感测的振动相对应的电信号。多个传感器 12的每一个的一端靠着该机器放置以感测振动，振动常常指示机器的 状况，而多个传感器12的每一个的另一端相应地经由信号线20耦合 到USB通信设备14。尽管将信号线20描述为单个线，但是应当理解， 这些单个线中的每一个也可以表示绞合线对或无线通信。当然，用于 发送感测的振动信号的其它合适的通信方式可以用于其它示范性实施 例中，不应该局限于这里示出的配置。
根据一个非限制的示范性实施例，多个传感器12的每一个包括振 动换能器。在其它示范性实施例中，多个传感器12中的每一个还可以 包括近程传感器、速度计、加速度计、或任何其它能够感测振动的传 感设备。图1示出了用于感测振动的四个传感器。但是，应当理解， 根据应用可以使用少于或多于四个传感器来感测振动，不应该局限于 如图所示的配置。
根据一个实施例，USB通信设备14包括USB接口 22和数字信号 处理器(DSP) 24或现场可编程门阵列(FPGA) 。 USB通信i殳备14的 一端耦合到多个传感器12，而USB通信设备14的另一端经由USB连 接器26耦合到数据收集器16。 USB通信设备14可操作地从传感器接 收电信号，并且被配置为经由USB连接器26将振动数据传输到数据收 集器16。具体来说，DSP 24从传感器12接收电信号，用于调节并对 该电信号进行采样以产生条件信号，USB接口 22通过USB连接器26 将该条件信号传输到数据收集器16。根据一个示范性实施例，DSP 24 被配置为以不同的采样率对原始模拟振动信号进行采样。
USB接口 22可以是适合于以高速向数据收集器16传输数据同时 具有等同于更传统的接口 (即，以太网、RS-232 )的功耗的任何传统 USB接口 22。 但是，USB接口 22具有当不用时中止到数据收集器16 的能力，并且不需要单独的电源来工作或因特网服务，这有时可能很难获得。因而，由箭头28描述的连续的数字振动数据流可以形成在 USB接口 22和数据收集器16之间，
DSP 24包括一个或多个模数转换器(未示出)，用于将模拟振动 数据转换为自述数据对象或数字振动数据。根据一个实施例，DSP 24 被配置为从该数字振动数据中构造振动数据分组作为条件信号，该条 件信号由USB接口 22发送到数据收集器16用于存储和/或进一步的处 理。
数据收集器16可以是适合于收集振动数据的任何传统数据收集 设备。在一个实施例中，数据收集器16包括机壳30和用于存储振动 数据的数据存储设备32。根据一个非限制的示范性实施例，数据收集 器16是便携式的。当然，在其它示范性实施例中，数据收集器16可 以是固定的设备。根据一个非限制的实施例，数据存储设备32是设置 于机壳30内的固态设备。当然，根据本发明的示范性实施例，可以使 用任何合适的数据存储类型。数据收集器16包括中央处理单元(CPU) 34，用于控制数据收集器16的操作。在一个例子中，CPU 34解析 (parse )振动数据分组并且将振动数据存档到数据收集器16的数据存 储设备32中的适当的目录中。在另一个例子中，CPU 34执行各种测 量(例如，抽取条件信号、数字滤波等)并且将输出存储在数据存储 设备32中。CPU 34可以是被配置为用于执行这里描述的方法和/或功 能的任何传统处理单元。在一个示范性实施例中，CPU 34包括硬件和 /或具有计算机程序的软件/固件的组合，当加载该计算机程序并运行 时，允许CPU 34工作以使得它执行这里描述的方法。
数据收集器16还包括电源36，用于向系统10中的部件提供电功 率。在一个实施例中，电源36是可再充电的电池，其可以保持足够的 电力以使得用户完成测试而不需要对电源36重新充电，同时在尺寸上 仍然很紧凑。例如，电源36可以是具有大约6到8小时的电池寿命的 可再充电电池。在另一个例子中，电源36可以是具有大约6到8小时 的电池寿命的不可再充电电池。应当理解，才艮据应用，电源36可以是 任何尺寸的并且支持任何数量的电功率，不应该局限于上面阐述的例 子。
根据一个实施例，数据收集器16的电源36经由USB连接器26向 USB通信设备14及其部件提供电功率。因而，当USB通信设备14耦合到数据收集器16的机壳30时，数据收集器16加电时，USB通信设 备14可以被加电。当数据收集器16断电或休眠时，USB通信设备14 处于相同的状态，从而进一步最小化电源36的功率消耗。根据一个实 施例，电源36还可以有效地为多个传感器12供电。在可替换的实施 例中，传感器12由单独的电源供电。
在一个示范性实施例，数据收集器16还包括用于在存储在数据存 储设备32之前临时存储振动数据分组的第一组緩沖器38和临时存储 解析的振动数据分组的第二组緩冲器40,如图2所示。在此实施例中， 来自于USB接口 22的每个条件信号以连续方式存储在第一組緩冲器 38中的一个緩冲器中。例如， 一个条件信号被存储在第一緩冲器中； 下一条件信号被存储在第二緩冲器中；等等。随着第一组緩沖器38中 的緩沖器的填满或一旦第一组緩沖器38充满，则CPU 34从第一组緩 冲器38中一次一个地获得条件信号并且解析该信号，并且以有序的方 式将解析的信号临时存储在第二组緩沖器40中。随着第二组緩冲器 40中的緩沖器的填满或一旦第二组緩沖器40充满，则CPU 34从第二 组緩沖器40中获得解析的信号并且以有序的方式将解析的信号存档 到数据存储设备32中。此过程是连续的，直到所有的数据都被保存在 数据存储设备32上。预期仅仅单组緩冲器被用来临时存储解析的信 号。当然，緩冲器组的数目可以根据应用而变化，并且不应该局限于 此处的配置。应当理解，根据其它的示范性实施例，来自于USB接口 14的条件信号还可以不用被解析而被直接保存在数据存储设备32上。
现在参考图3，现在将讨论一种根据本发明的示范性实施例的用 于从多个传感器传输原始的模拟振动信号并且将该信号转换为用于存 储在数据存储设备上的自述数据对象的方法。
在步骤IOO，多个传感器12感测由工作机器产生的振动。多个传 感器12产生与原始模拟振动信号相对应的电信号。
在步骤102， DSP 24接收原始模拟振动，以及调节并对该信号进 行采样以产生数字振动数据。DSP 24利用模数转换器将模拟振动数据 转换为数字振动数据。
在步骤104， DSP 24从数字振动数据中构造振动数据分组作为条
件信号。
在步骤106， USB接口 22向数据收集器16发送条件信号(振动数据分组)。
在步骤108，数据收集器16解析该振动数据分组并且将解析的振 动数据分组存储在数据存储设备32中。
尽管已经结合仅仅有限数目的实施例详细描述了本发明，但是应 当容易地理解，本发明不局限于这样公开的实施例。相反，可以修改 本发明以合并之前未描述的任何数量的变化、更改、替换或等效设置， 但是其相当于本发明的精神和范围。另外，尽管已经描述了本发明的 各个实施例，但是应当理解，本发明的各方面可以仅包括所描述的实 施例中的一些。因此，本发明不应被看作局限于前面的描述，而是仅 仅由所附权利要求书的范围限制。
元件列表
10便携式振动数据采集系统
12传感器
14 USB通信i殳备
16数据收集器设备
18模拟振动信号
20信号线
22 USB接口
24数字信号处理器(DSP) 26 USB连接器 28连续的数字振动数据流 30机壳
32数据存储设备
34中央处理单元(CPU)
36电源
38第一组緩冲器 40第二组緩冲器
权利要求
1.一种用于收集并分析振动数据的系统(10)，该系统包括至少一个传感器(12)，用于感测振动并且产生对应于所感测的振动的电信号；通用串行总线(USB)通信设备(14)，用于从该至少一个传感器(12)接收对应于所感测的振动的电信号，并且调节和对所述电信号进行采样以产生条件信号；以及数据收集器(16)，用于接收所述条件信号并且将所述条件信号存储在数据存储设备(32)中。
2. 如权利要求1所述的系统，还包括中央处理单元(34)，用于控 制该系统的操作。
3. 如权利要求l所述的系统，还包括至少一组緩沖器(38)，用于 在将条件信号存储在数据存储设备(32)之前临时存储所述条件信号
4. 如权利要求1所述的系统，其中所述USB通信设备(14)包括用 于调节所述电信号和对所述电信号进行采样的数字信号处理器(24 )
5. 如权利要求4所述的系统，其中所述数字信号处理器(24)被配 置为以不同的采样率对该电信号进行采样。
6. 如权利要求1所述的系统，其中所述USB通信设备(14)包括用 于将所述条件信号传输到数据收集器(16)的USB接口 (22)。
7. 如权利要求1所述的系统，其中所述数据收集器(16)包括被配 置为向USB通信设备(14)提供电力的电源(36)。
8. 如权利要求1所述的系统，其中多个传感器(12)中的每一个包 括响应于振动产生电信号的振动换能器。
9. 如权利要求1所述的系统，其中该数据存储设备(32)是固态驱 动器。
全文摘要
USB振动数据采集。提供一种用于收集并分析振动数据的系统(10)。该系统包括至少一个传感器(12)，用于感测振动并且产生对应于所感测的振动的电信号；通用串行总线(USB)通信设备(14)，用于从该至少一个传感器(12)接收对应于所感测的振动的电信号，并且调节该电信号和对该电信号进行采样以产生条件信号；和数据收集器(16)，用于接收该条件信号并且将该条件信号存储在数据存储设备(32)中。
文档编号G01H1/00GK101685032SQ200910204430
公开日2010年3月31日 申请日期2009年9月25日 优先权日2008年9月26日
发明者M·L·基德, N·A·韦勒, R·T·小莱恩, T·F·卡尔布 申请人:通用电气公司