一种可自测传感器信号采集状态的在线振动采集装置的制作方法

本实用新型涉及信号采集测试系统技术领域，特别是涉及一种可自测传感器信号采集状态的在线振动采集装置。

背景技术：

采用多通道便携式振动采集分析仪器，利用振动状态检测和振动数据分析技术，可以有效地对机组状态做出评估、进行缺陷和故障的诊断，是实现机组启动、停机、负荷变动、振动故障及其它特殊工况下的振动状态测试与分析的主要手段。目前，国内外有了不少多通道振动采集分析仪产品，大部分都采用了单片机、微处理器或嵌入式等技术，并广泛应用于机组调试和振动治理的工程实际。现有技术中的在线振动采集装置长期进行远程数据采集，受到周围环境影响或者电子元器件老化、损坏会导致其加速度信号采集失真。一般在线振动装置有8路到16路振动通道，其通道的正常与否关系到采集信号的质量。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种可自测传感器信号采集状态的在线振动采集装置。

本实用新型提供了如下方案：

一种可自测传感器信号采集状态的在线振动采集装置，包括：

依次相连的振动信号采集单元、振动信号调理单元、多路复用模拟开关单元、抗混滤波器单元、高精度ADC采样单元以及中央处理单元；所述振动信号调理单元用于将接收到的所述振动信号采集单元采集到的振动信号发送给所述多路复用模拟开关单元；

直接数字频率合成单元，所述直接数字频率合成单元分别与所述中央处理单元以及所述多路复用模拟开关单元相连；所述直接数字频率合成单元用于生产测试信号并将所述测试信号发送给所述多路复用模拟开关单元；

其中，所述多路复用模拟开关单元与所述中央处理器单元相连；所述多路复用模拟开关单元用于根据接收到的所述中央控制单元发送的自测指令，以便根据所述自测指令将输出给抗混滤波器单元的振动信号切换到所述直接数字频率合成单元发送的测试信号。

优选的：所述直接数字频率合成单元与所述多路复用模拟开关单元之间连接有电压跟随单元。

优选的：所述直接数字频率合成单元包括AD9832芯片；所述电压跟随单元包括AD8065芯片。

优选的：所述振动信号采集单元包括IEPE加速度传感器；所述多路复用模拟开关单元包括多组MAX333A芯片。

优选的：所述多路复用模拟开关单元包括2-4组MAX333A芯片。

优选的：所述中央处理单元为基于FPGA 与ARM 芯片架构的处理单元。

优选的：还包括与所述中央处理单元相连的通讯单元以及存储单元。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

通过本实用新型，可以实现一种可自测传感器信号采集状态的在线振动采集装置，在一种实现方式下，该装置可以包括依次相连的振动信号采集单元、振动信号调理单元、多路复用模拟开关单元、抗混滤波器单元、高精度ADC采样单元以及中央处理单元；所述振动信号调理单元用于将接收到的所述振动信号采集单元采集到的振动信号发送给所述多路复用模拟开关单元；直接数字频率合成单元，所述直接数字频率合成单元分别与所述中央处理单元以及所述多路复用模拟开关单元相连；所述直接数字频率合成单元用于生产测试信号并将所述测试信号发送给所述多路复用模拟开关单元；其中，所述多路复用模拟开关单元与所述中央处理器单元相连；所述多路复用模拟开关单元用于根据接收到的所述中央控制单元发送的自测指令，以便根据所述自测指令将输出给抗混滤波器单元的振动信号切换到所述直接数字频率合成单元发送的测试信号。本申请提供的装置通过在采集仪内部设置多路复用的模拟开关，可以接入数字频率合成芯片DDS产生的测试信号，中央处理单元通过ADC采样到测试信号，进行比对分析后判定通道的测试情况。

当然,实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种可自测传感器信号采集状态的在线振动采集装置的连接框图；

图2是本实用新型实施例提供的直接数字频率合成单元与电压跟随单元的电路图。

图中：振动信号采集单元1、振动信号调理单元2、多路复用模拟开关单元3、抗混滤波器单元4、高精度ADC采样单元5、中央处理单元6、直接数字频率合成单元7、电压跟随单元8、通讯单元9、存储单元10。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

参见图1、图2，为本实用新型实施例提供的一种可自测传感器信号采集状态的在线振动采集装置，如图1、图2所示，该装置包括依次相连的振动信号采集单元1、振动信号调理单元2、多路复用模拟开关单元3、抗混滤波器单4元、高精度ADC采样单元5以及中央处理单元6；所述振动信号调理单元2用于将接收到的所述振动信号采集单元1采集到的振动信号发送给所述多路复用模拟开关单元3；

直接数字频率合成单元7，所述直接数字频率合成单元7分别与所述中央处理单元6以及所述多路复用模拟开关单元3相连；所述直接数字频率合成单元7用于生产测试信号并将所述测试信号发送给所述多路复用模拟开关单元；

其中，所述多路复用模拟开关单元3与所述中央处理器单元6相连；所述多路复用模拟开关单元3用于根据接收到的所述中央控制单元6发送的自测指令，以便根据所述自测指令将输出给抗混滤波器单元4的振动信号切换到所述直接数字频率合成单元7发送的测试信号。

进一步的，所述直接数字频率合成单元7与所述多路复用模拟开关单元3之间连接有电压跟随单元8。所述直接数字频率合成单元7包括AD9832芯片；所述电压跟随单元8包括AD8065芯片。所述多路复用模拟开关单元3包括多组MAX333A芯片。所述多路复用模拟开关单元3包括2-4组MAX333A芯片。所述中央处理单元6为基于FPGA 与ARM 芯片架构的处理单元。还包括与所述中央处理单元6相连的通讯单元9以及存储单元10。

所述振动信号采集单元1包括IEPE加速度传感器。本申请提供的IEPE加速度传感器指的是一种自带电量放大器或电压放大器的加速度传感器。IEPE是压电集成电路的缩写。因为由加速度传感器产生的电量是很小的，因此传感器产生的电信号很容易受到噪声干扰，需要用灵敏的电子器件对其进行放大和信号调理。IEPE中集成了灵敏的电子器件使其尽量靠近传感器以保证更好的抗噪声性并更容易封装。

传统的在线振动采集装置的采集原理是通过振动信号接入到振动信号采集单元1后，经过振动信号调理单元2隔直取交，再经过抗混滤波器单元4后，到高精度ADC采样单元5进行模数转换，最后到中央处理单元6进行数据处理和数据上传。

本申请提供的方案在振动信号调理单元2之后，抗混滤波器单元4之前加入一个多路复用模拟开关单元3，此开关由中央处理单元6控制其信号选取。直接数字频率合成单元7在中央处理单元6的控制下负责生成一系列高、中、低频的测试信号，并接入到多路复用模拟开关单元3中。为了保证直接数字频率合成单元7输出信号的电压稳定性，本方案加入了电压跟随单元8保证输出信号的电压跟随。

在进行通道自测的模式下，中央处理单元6将多路复用模拟开关单元3的信号模式从振动信号切换至直接数字频率合成单元7产生的测试信号。测试信号经过高精度ADC采样单元5由中央处理单元6获取。中央处理单元6对采样得到的信号进行时域和频域的信号处理并比对采集信号与直接数字频率合成单元7产生的测试信号的差异，由此分析采集装置本身的通道状态，最后，将通道测试状态经过通讯单元上传给上位机。

振动信号采集单元1一般为8-16路通道采集，一组MAX333A可以支持4路通道切换，2-4组MAX333A可以完成自测方案。

该装置的工作流程位：

1、上位机通过通讯单元下达给中央处理单元进行通道自测。

2、中央处理单元进入通道自测模式，通过MAX333A的COM管脚指令，将多路独用模拟器开关MAX333A的信号接入从振动信号切换到DDS合成的测试信号

3、中央处理单元依次进入高、中、低频自测模式，对应分别让数字频率合成DDS芯片AD9832生成三组高、中、低频自测信号，幅值为1，频率分别为：3150Hz，315Hz，31.5Hz；

4、对应三种自测模式，系统的采样频率依次设置为25.6kHz，2.56kHz，256Hz；采样线数统一为3200，采样数量为8192.

5、对采样得到的信号求取其时域RMS值、峰值；对信号进行FFT变换，求取其在信号生成频率位置（3150Hz，315Hz，31.5Hz）的幅值。

6、对比数字频率合成DDS生成的自测信号的理论值和实际采样得到的信号的实际值：RMS值、峰值、信号生成频率位置（3150Hz，315Hz，31.5Hz）的幅值，计算其误差。

7、对于误差超过设定阈值的通道，判断其通道异常。

8、上传测试结果给上位机。

总之，本申请提供的装置通过在采集仪内部设置多路复用的模拟开关，可以接入数字频率合成芯片DDS产生的测试信号，中央处理单元通过ADC采样到测试信号，进行比对分析后判定通道的测试情况。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。