一种信号采集方法和系统与流程

本发明涉及通信技术领域，具体地，涉及一种信号采集方法和系统。

背景技术

一个设备或系统的状态信号包含着对其状态识别和故障诊断的重要信息，对状态信号准确可靠地提取是故障诊断的基础。为了保证设备或系统平稳和安全地运行，必须准确、可靠地采集设备或系统的状态信号。由于复杂或重要的设备一旦因故障而非计划停机，将导致严重的损失，因此复杂或重要设备一般都具有配套的状态监测装置。为了准确可靠地对设备状态进行监测，设备状态信号的采集一定要准确和可靠，不受噪声的干扰。

传统的信号采集方法通常只通过一个传感器测量被测对象的状态信号，采集的准确性和可靠性差，不能保证后续信号处理和使用的准确性。加之传感器的工作原理、制造工艺、功能材料、外界环境因素、人为因素等原因也会产生误差，导致测量结果的不准确和不可靠。状态信号的不准确或不可靠，将不能准确的诊断出设备的状态，诊断错误率较高。

因此，信号采集过程中如何确保采集信号的准确性和可靠性已经成为目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种信号采集方法和系统。该信号采集方法能够更加准确全面地反映测量信号的情况，从而确保了后续测量信号处理和使用的准确性，在测量信号用于设备状态监测的情况下，能提高设备状态监测的准确率，降低设备状态诊断的错误率。

本发明提供一种信号采集方法，包括：

步骤s10：对同一被测点同时进行n次同一测量信号采集，并对采集的信号进行处理获得所述测量信号的初始值；n≥2且n为整数；

步骤s11：按照采样周期再次对同一所述被测点同时进行n次同一所述测量信号采集，并对采集的信号进行处理获得所述测量信号的当前值；

步骤s12：计算所述当前值的平均值、所述平均值在第一设定时间段内的变化率、所述平均值在第二设定时间段内的变化率和所述平均值在第三设定时间段内的变化率；所述第一设定时间段小于所述第二设定时间段，所述第二设定时间段小于所述第三设定时间段；

步骤s13：显示所述初始值、所述当前值、所述平均值、所述平均值在所述第一设定时间段内的变化率、所述平均值在所述第二设定时间段内的变化率和所述平均值在所述第三设定时间段内的变化率；

重复执行所述步骤s11～所述步骤s13。

优选地，所述步骤s12之后还包括：判断当前采集的信号是否异常；如果是，则报警并显示信号异常状态；如果否，则显示信号正常状态。

优选地，当n＝2时，所述判断当前采集的信号是否异常包括：

计算两个所述当前值的差的绝对值；

比较所述绝对值是否大于所述当前值的所述平均值的设定倍数；

如果是，则确定当前采集的信号异常；如果否，则确定当前采集的信号正常。

优选地，所述平均值在所述第一设定时间段内的变化率其中，为所述当前值的所述平均值；为对所述第一设定时间段之前各所述采样周期采集的所述测量信号的所述当前值的所述平均值求平均获得的值；

所述平均值在所述第二设定时间段内的变化率其中，为所述当前值的所述平均值；为对所述第二设定时间段之前各所述采样周期采集的所述测量信号的所述当前值的所述平均值求平均获得的值；

所述平均值在所述第三设定时间段内的变化率其中，为所述当前值的所述平均值；为对所述第三设定时间段之前各所述采样周期采集的所述测量信号的所述当前值的所述平均值求平均获得的值。

优选地，所述对采集的信号进行处理包括：

对采集的信号进行模数转换；

对所述模数转换后的信号进行滤波；

对所述滤波后的信号进行标定。

本发明还提供一种信号采集系统，包括：

采集处理模块，用于对同一被测点同时进行n次同一测量信号采集，并对采集的信号进行处理获得所述测量信号的初始值；n≥2且n为整数；并按照采样周期再次对同一所述被测点同时进行n次同一所述测量信号采集，并对采集的信号进行处理获得所述测量信号的当前值；

计算模块，用于计算所述当前值的平均值、所述平均值在第一设定时间段内的变化率、所述平均值在第二设定时间段内的变化率和所述平均值在第三设定时间段内的变化率；所述第一设定时间段小于所述第二设定时间段，所述第二设定时间段小于所述第三设定时间段；

显示模块，用于显示所述初始值、所述当前值、所述平均值、所述平均值在所述第一设定时间段内的变化率、所述平均值在所述第二设定时间段内的变化率和所述平均值在所述第三设定时间段内的变化率。

优选地，还包括判断模块，用于判断当前采集的信号是否异常；

报警模块，用于在当前采集的信号异常时报警；

所述显示模块还用于显示信号异常状态和信号正常状态。

优选地，所述n＝2，所述判断模块包括：

计算单元，用于计算两个所述当前值的差的绝对值；

比较确定单元，用于比较所述绝对值是否大于所述当前值的所述平均值的设定倍数，并根据比较结果确定当前采集的信号是否异常。

优选地，所述平均值在所述第一设定时间段内的变化率其中，为所述当前值的所述平均值；为对所述第一设定时间段之前各所述采样周期采集的所述测量信号的所述当前值的所述平均值求平均获得的值；

所述平均值在所述第二设定时间段内的变化率其中，为所述当前值的所述平均值；为对所述第二设定时间段之前各所述采样周期采集的所述测量信号的所述当前值的所述平均值求平均获得的值；

所述平均值在所述第三设定时间段内的变化率其中，为所述当前值的所述平均值；为对所述第三设定时间段之前各所述采样周期采集的所述测量信号的所述当前值的所述平均值求平均获得的值。

优选地，所述采集处理模块包括：

转换单元，用于对采集的信号进行模数转换；

滤波单元，用于对所述模数转换后的信号进行滤波；

标定单元，用于对所述滤波后的信号进行标定。

本发明的有益效果：本发明所提供的信号采集方法和系统，通过对采集的信号进行处理获得其初始值、当前值、平均值、平均值在第一设定时间段内的变化率、平均值在第二设定时间段内的变化率和平均值在第三设定时间段内的变化率，能够更加准确全面地反映测量信号的情况，从而确保了后续测量信号处理和使用的准确性，在测量信号用于设备状态监测的情况下，能提高设备状态监测的准确率，降低设备状态诊断的错误率。

附图说明

图1为本发明实施例1中信号采集方法的流程图；

图2为本发明实施例2中信号采集方法的流程图；

图3为本发明实施例2的信号采集方法中步骤s12′的流程图；

图4为本发明实施例3中信号采集系统的原理框图。

其中的附图标记说明：

1.采集处理模块；11.转换单元；12.滤波单元；13.标定单元；2.计算模块；3.显示模块；4.判断模块；41.计算单元；42.比较确定单元；5.报警模块。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供的一种信号采集方法和系统作进一步详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种信号采集方法，如图1所示，包括：

步骤s10：对同一被测点同时进行n次同一测量信号采集，并对采集的信号进行处理获得测量信号的初始值；n≥2且n为整数。

该步骤中，为了同时对同一测量信号进行n次采集，在一个被测点布置n个传感器，每个传感器都用于采集同一测量信号。

本实施例中，优选的，n＝2。

步骤s11：按照采样周期再次对同一被测点同时进行n次同一测量信号采集，并对采集的信号进行处理获得测量信号的当前值。

该步骤中，设测量信号的频率为f，采样频率为fs，2f<fs<100khz。

步骤s12：计算当前值的平均值、平均值在第一设定时间段内的变化率、平均值在第二设定时间段内的变化率和平均值在第三设定时间段内的变化率。第一设定时间段小于第二设定时间段，第二设定时间段小于第三设定时间段。

该步骤中，当前值的平均值是对所有在该采样周期采集的测量信号的当前值求平均；如：该采样周期采集的测量信号的当前值为value1c和value2c，则当前值的平均值

优选的，第一设定时间段为1分钟，第二设定时间段为30分钟，第三设定时间段为1小时。当然，各设定时间段并不局限于上述值，其他值也可以。

该步骤中，平均值在第一设定时间段内的变化率其中，为当前值的平均值；为对第一设定时间段之前各采样周期采集的测量信号的当前值的平均值求平均获得的值；如：第一设定时间段为1分钟，则平均值在1分钟内的变化率为对1分钟之前各采样周期采集的测量信号的当前值的平均值求平均获得的值。

平均值在第二设定时间段内的变化率其中，为当前值的平均值；为对第二设定时间段之前各采样周期采集的测量信号的当前值的平均值求平均获得的值；如：第二设定时间段为30分钟，则平均值在30分钟内的变化率为对30分钟之前各采样周期采集的测量信号的当前值的平均值求平均获得的值。

平均值在第三设定时间段内的变化率其中，为当前值的平均值；为对第三设定时间段之前各采样周期采集的测量信号的当前值的平均值求平均获得的值；如：第三设定时间段为1小时，则平均值在1小时内的变化率为对1小时之前各采样周期采集的测量信号的当前值的平均值求平均获得的值。

本实施例中，当前值的平均值、平均值在第一设定时间段内的变化率、平均值在第二设定时间段内的变化率和平均值在第三设定时间段内的变化率能够更加准确全面地反映测量信号的情况，从而确保了后续测量信号处理和使用的准确性，在测量信号用于设备状态监测的情况下，能提高设备状态监测的准确率，降低设备状态诊断的错误率。

步骤s13：显示初始值、当前值、平均值、平均值在第一设定时间段内的变化率、平均值在第二设定时间段内的变化率和平均值在第三设定时间段内的变化率。

重复执行步骤s11～步骤s13。

对步骤s11～步骤s13的重复执行，能够确保每个采样周期采集的测量信号都能获得其当前值、平均值、平均值在第一设定时间段内的变化率、平均值在第二设定时间段内的变化率和平均值在第三设定时间段内的变化率，从而确保每个采样周期采集的测量信号都能够更加准确全面地反映测量信号的情况，进而确保了后续测量信号处理和使用的准确性，在测量信号用于设备状态监测的情况下，能提高设备状态监测的准确率，降低设备状态诊断的错误率。

实施例1中所提供的信号采集方法，通过对采集的信号进行处理获得其初始值、当前值、平均值、平均值在第一设定时间段内的变化率、平均值在第二设定时间段内的变化率和平均值在第三设定时间段内的变化率，能够更加准确全面地反映测量信号的情况，从而确保了后续测量信号处理和使用的准确性，在测量信号用于设备状态监测的情况下，能提高设备状态监测的准确率，降低设备状态诊断的错误率。

实施例2：

基于实施例1中所提供的信号采集方法，本实施例提供一种信号采集方法，如图2所示，包括：

步骤s10：对同一被测点同时进行n次同一测量信号采集，并对采集的信号进行处理获得所述测量信号的初始值；n≥2且n为整数。

该步骤中，为了同时对同一测量信号进行n次采集，在一个被测点布置n个传感器，每个传感器都用于采集同一测量信号。

本实施例中，优选的，n＝2。

步骤s11：按照采样周期再次对同一被测点同时进行n次同一测量信号采集，并对采集的信号进行处理获得测量信号的当前值。

该步骤中，设测量信号的频率为f，采样频率为fs，2f<fs<100khz。

步骤s12：计算当前值的平均值、平均值在第一设定时间段内的变化率、平均值在第二设定时间段内的变化率和平均值在第三设定时间段内的变化率。第一设定时间段小于第二设定时间段，第二设定时间段小于第三设定时间段。

该步骤中，当前值的平均值是对所有在该采样周期采集的测量信号的当前值求平均；如：该采样周期采集的测量信号的当前值为value1c和value2c，则当前值的平均值

优选的，第一设定时间段为1分钟，第二设定时间段为30分钟，第三设定时间段为1小时。当然，各设定时间段并不局限于上述值，其他值也可以。

本实施例中，当前值的平均值、平均值在第一设定时间段内的变化率、平均值在第二设定时间段内的变化率和平均值在第三设定时间段内的变化率能够更加准确全面地反映测量信号的情况，从而确保了后续测量信号处理和使用的准确性，在测量信号用于设备状态监测的情况下，能提高设备状态监测的准确率，降低设备状态诊断的错误率。

步骤s13：显示初始值、当前值、平均值、平均值在第一设定时间段内的变化率、平均值在第二设定时间段内的变化率和平均值在第三设定时间段内的变化率。

重复执行步骤s11～步骤s13。

对步骤s11～步骤s13的重复执行，能够确保每个采样周期采集的测量信号都能获得其当前值、平均值、平均值在第一设定时间段内的变化率、平均值在第二设定时间段内的变化率和平均值在第三设定时间段内的变化率，从而确保每个采样周期采集的测量信号都能够更加准确全面地反映测量信号的情况，进而确保了后续测量信号处理和使用的准确性，在测量信号用于设备状态监测的情况下，能提高设备状态监测的准确率，降低设备状态诊断的错误率。

该信号采集方法在步骤s12之后还包括：

步骤s12′：判断当前采集的信号是否异常。如果是，则执行步骤s12″：报警并在步骤s13中显示信号异常状态。如果否，则在步骤s13中显示信号正常状态。

步骤s12′和步骤s12″的设置，能对当前采集的信号的异常情况进行报警提示，以提示采集的信号是否可用，从而提高了采集的信号的准确性。

本实施例中，如图3所示，当n＝2时，步骤s12′包括：

步骤s120：计算两个当前值的差的绝对值。

步骤s121：比较绝对值是否大于当前值的平均值的设定倍数。

该步骤中设定倍数为0.1倍，当然也可以是其他的倍数。

如果是，即则执行步骤s122：确定当前采集的信号异常。如果否，则执行步骤s123：确定当前采集的信号正常。

本实施例中，对采集的信号进行处理包括：

对采集的信号进行模数转换。

该步骤中，如：将采集的信号(模拟信号)s1和s2通过12位模数转换器转换为数字量(数字信号)adc1和adc2。

对模数转换后的信号进行滤波。

该步骤中，滤波能够提高采集的信号的准确性。对模数转换后的信号进行滤波的具体算法为：如：对adc1信号进行滤波的算法为对adc2信号进行滤波的算法为其中，信号噪声的功率ns²＝(adc1-adc2)²。

对滤波后的信号进行标定。

该步骤中，标定能够提高采集的信号的准确性。具体的信号标定过程为：选择系数k1和k2，对数字量adcconvalue1和adcconvalue2进行标定，value1＝k1×adcconvalue1，value2＝k2×adcconvalue2，其中value1和value2为标定后的测量值。

本实施例中，步骤s10中，对采集的信号进行处理后获得的value1和value2作为测量信号的初始值。步骤s10之后，对各采样周期采集的信号进行处理后获得的value1和value2分别作为各采样周期的测量信号的当前值，即value1c和value2c。

实施例1～2的有益效果，实施例1～2所述提供的信号采集方法，通过对采集的信号进行处理获得其初始值、当前值、平均值、平均值在第一设定时间段内的变化率、平均值在第二设定时间段内的变化率和平均值在第三设定时间段内的变化率，能够更加准确全面地反映测量信号的情况，从而确保了后续测量信号处理和使用的准确性，在测量信号用于设备状态监测的情况下，能提高设备状态监测的准确率，降低设备状态诊断的错误率。

实施例3：

基于实施例2中所提供的信号采集方法，本实施例提供一种信号采集系统，如图4所示，包括：采集处理模块1，用于对同一被测点同时进行n次同一测量信号采集，并对采集的信号进行处理获得测量信号的初始值；n≥2且n为整数；并按照采样周期再次对同一被测点同时进行n次同一测量信号采集，并对采集的信号进行处理获得测量信号的当前值。计算模块2，用于计算当前值的平均值、平均值在第一设定时间段内的变化率、平均值在第二设定时间段内的变化率和平均值在第三设定时间段内的变化率。第一设定时间段小于第二设定时间段，第二设定时间段小于第三设定时间段。显示模块3，用于显示初始值、当前值、平均值、平均值在第一设定时间段内的变化率、平均值在第二设定时间段内的变化率和平均值在第三设定时间段内的变化率。

其中，平均值在第一设定时间段内的变化率其中，为当前值的平均值；为对第一设定时间段之前各采样周期采集的测量信号的当前值的平均值求平均获得的值。第一设定时间段优选为1分钟。

平均值在第二设定时间段内的变化率其中，为当前值的平均值；为对第二设定时间段之前各采样周期采集的测量信号的当前值的平均值求平均获得的值。第二设定时间段优选为30分钟。

平均值在第三设定时间段内的变化率其中，为当前值的平均值；为对第三设定时间段之前各采样周期采集的测量信号的当前值的平均值求平均获得的值。第三设定时间段优选为1小时。

通过设置采集处理模块1、计算模块2和显示模块3，能够采集获得测量信号的初始值、当前值、平均值、平均值在第一设定时间段内的变化率、平均值在第二设定时间段内的变化率和平均值在第三设定时间段内的变化率，测量信号的这些数据能够更加准确全面地反映测量信号的情况，从而确保了后续测量信号处理和使用的准确性，在测量信号用于设备状态监测的情况下，能提高设备状态监测的准确率，降低设备状态诊断的错误率。

本实施例中，信号采集系统还包括判断模块4，用于判断当前采集的信号是否异常。报警模块5，用于在当前采集的信号异常时报警。显示模块3还用于显示信号异常状态和信号正常状态。

判断模块4和报警模块5的设置，能对当前采集的信号的异常情况进行报警提示，以提示采集的信号是否可用，从而提高了采集的信号的准确性。

其中，n＝2，判断模块4包括：计算单元41，用于计算两个当前值的差的绝对值。比较确定单元42，用于比较绝对值是否大于当前值的平均值的设定倍数，并根据比较结果确定当前采集的信号是否异常。优选的，设定倍数为0.1倍。

本实施例中，采集处理模块1包括：转换单元11，用于对采集的信号进行模数转换。滤波单元12，用于对模数转换后的信号进行滤波。标定单元13，用于对滤波后的信号进行标定。滤波单元12和标定单元13的设置，能够提高采集的信号的准确性。

实施例3的有益效果：实施例3所提供的信号采集系统，通过设置采集处理模块、计算模块和显示模块，能够采集获得测量信号的初始值、当前值、平均值、平均值在第一设定时间段内的变化率、平均值在第二设定时间段内的变化率和平均值在第三设定时间段内的变化率，测量信号的这些数据能够更加准确全面地反映测量信号的情况，从而确保了后续测量信号处理和使用的准确性，在测量信号用于设备状态监测的情况下，能提高设备状态监测的准确率，降低设备状态诊断的错误率。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。