多通道高速数据采集存储系统、方法、装置和设备与流程

本申请涉及多通道高速数据存储，特别是涉及一种多通道高速数据采集存储系统、方法、装置和设备。

背景技术：

1、磁浮轴承是利用磁力将转子悬浮于空中，实现转子和定子之间没有任何机械接触的一种新型高性能轴承，是当前高速、真空、超净和重载领域支承技术的首选，可应用于鼓风机、离心泵、电主轴、高速电机等，在石油天然气、机械加工、涡轮机械、航空航天、能源、半导体、医疗等行业具有广阔的应用前景，被公认为极有前途的新型轴承。数据显示，2016-2018年我国磁浮轴承市场规模增长迅速，2018年的市场规模达到12.45亿元，其中中央空调领域需求规模为1.32亿元，水处理、航空航天、能源、机械等其他领域需求规模为11.13亿元。综上，磁浮轴承是各种工业中高速应用的可持续性解决方案，其应用前景无比广阔，仅国内就有几百亿元甚至上千亿元之巨的市场规模。

2、基于上述原因，当前对于磁浮轴承的研究非常深入，其中基于电磁铁控制的主动磁浮轴承是当前的研究热点之一，在各行业具有广泛的应用前景。该类型磁浮轴承采用电磁铁控制除轴向转动自由度外的五个自由度，需要实时采集五个方向上转子与定子之间的间隙数据，同时还要实时采集所有电磁铁中的电流数据用于控制，通常所需的采集通道达到10个以上。在频率方面，由于通常主动磁浮轴承的控制频率较高，达到1-100khz，所以需要的数据采集的频率相应也很高，通常达到5-500khz。另外，由于调试和运行监控的需要，还面临采集数据的实时存储问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种多通道高速数据采集存储系统、方法、装置和设备。

2、一种多通道高速数据采集存储系统，所述系统包括：

3、多通道模数转换单元、信号滤波单元、信号处理单元、存储单元以及上位机；所述信号处理单元分别与所述信号滤波单元、所述存储单元和所述上位机连接；所述多通道模数转换单元与所述信号滤波单元连接；

4、所述多通道模数转换单元用于多通道采集主动磁浮轴承的高速数据信号，对所述高速数据信号进行模数转换，得到输入信号，将所述输入信号传输至所述信号滤波单元；

5、所述信号滤波单元用于滤除所述输入信号中的工频噪声和随机噪声，得到输出信号，将所述输出信号传输至所述信号处理单元；

6、所述信号处理单元用于将所述输出信号转换为对应的物理值并存储至所述存储单元；

7、所述上位机发送读取控制指令至所述信号处理单元，所述信号处理单元根据所述读取控制指令从所述存储单元中读取所需物理值，并反馈给所述上位机。

8、在其中一个实施例中，还包括：获取所述输入信号；通过陷波滤波器对所述输入信号中的工频噪声进行滤波处理，得到第一滤波信号；采用快速跟踪微分算法对所述输入信号进行多级跟踪，并将每级跟踪的输出进行线性组合，得到输出信号。

9、在其中一个实施例中，还包括：在采用快速跟踪微分算法对所述输入信号进行的每一级跟踪过程中，根据预先设置的关于修正系数的综合函数对二阶连续系统当前的系统状态进行修正，使系统状态快速到达二阶连续系统的开关曲线的原点。

10、在其中一个实施例中，还包括：采用双线性变换将所述陷波滤波器对应的传递函数离散化，得到离散传递函数；将所述离散传递函数转换为差分方程，根据所述输入信号和所述差分方程，得到第一滤波信号。

11、在其中一个实施例中，还包括：所述信号处理单元包括数据接收缓冲区和数据写入缓冲区；所述数据接收缓冲区用于接收所述第一滤波信号经转换后生成的物理值；所述数据写入缓冲区用于将存储的物理值写入至所述存储单元。

12、在其中一个实施例中，还包括：所述高速数据信号对应的物理值包括多个方向上转子与定子之间的间隙数据以及所述主动磁浮轴承上电磁铁的电流数据。

13、一种多通道高速数据采集存储方法，所述方法包括：

14、多通道采集主动磁浮轴承的高速数据信号，对所述高速数据信号进行模数转换，得到输入信号；

15、滤除所述输入信号中的工频噪声和随机噪声，得到输出信号；

16、将所述输出信号转换为对应的物理值并存储；

17、根据上位机发送读取控制指令读取所需物理值，并反馈给所述上位机。

18、一种多通道高速数据采集存储装置，所述装置包括：

19、模数转换模块，用于多通道采集主动磁浮轴承的高速数据信号，对所述高速数据信号进行模数转换，得到输入信号；

20、噪声滤除模块，用于滤除所述输入信号中的工频噪声和随机噪声，得到输出信号；

21、信号转换模块，用于将所述输出信号转换为对应的物理值并存储；

22、物理值读取模块，用于根据上位机发送读取控制指令读取所需物理值，并反馈给所述上位机。

23、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

24、多通道采集主动磁浮轴承的高速数据信号，对所述高速数据信号进行模数转换，得到输入信号；

25、滤除所述输入信号中的工频噪声和随机噪声，得到输出信号；

26、将所述输出信号转换为对应的物理值并存储；

27、根据上位机发送读取控制指令读取所需物理值，并反馈给所述上位机。

28、上述多通道高速数据采集存储系统、方法、装置和设备，通过多通道模数转换单元多通道采集主动磁浮轴承的高速数据信号，对所述高速数据信号进行模数转换，得到输入信号，多通道同步采集能够满足主动磁浮轴承的调试分析需求，信号滤波单元滤除输入信号中的工频噪声和随机噪声，得到输出信号，能够抑制信号中的各种噪声，提高采集的信号数据保真度，信号处理单元将输出信号转换为对应的物理值并存储至存储单元，上位机发送读取控制指令至信号处理单元，信号处理单元根据读取控制指令从存储单元中读取所需物理值，并反馈给上位机，本发明实施例，能够在高度集成的系统中同时实现信号数据的采集存储和滤波。

技术特征：

1.一种多通道高速数据采集存储系统，其特征在于，所述系统包括多通道模数转换单元、信号滤波单元、信号处理单元、存储单元以及上位机；所述信号处理单元分别与所述信号滤波单元、所述存储单元和所述上位机连接；所述多通道模数转换单元与所述信号滤波单元连接；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述滤除所述输入信号中的工频噪声和随机噪声，得到输出信号的步骤，包括：

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，采用快速跟踪微分算法对所述输入信号进行多级跟踪包括：

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通过陷波滤波器对所述输入信号中的工频噪声进行滤波处理，得到第一滤波信号的步骤，包括：

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号处理单元包括数据接收缓冲区和数据写入缓冲区；所述数据接收缓冲区用于接收所述第一滤波信号经转换后生成的物理值；所述数据写入缓冲区用于将存储的物理值写入至所述存储单元。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高速数据信号对应的物理值包括多个方向上转子与定子之间的间隙数据以及所述主动磁浮轴承上电磁铁的电流数据。

7.一种多通道高速数据采集存储方法，其特征在于，所述方法包括：

8.一种多通道高速数据采集存储装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求7中所述方法的步骤。

技术总结
本申请涉及一种多通道高速数据采集存储系统、方法、装置和设备。所述系统包括：多通道模数转换单元、信号滤波单元、信号处理单元、存储单元以及上位机；多通道模数转换单元用于多通道采集主动磁浮轴承的高速数据信号，对高速数据信号进行模数转换，得到输入信号，信号滤波单元用于滤除输入信号中的工频噪声和随机噪声，得到输出信号，信号处理单元用于将输出信号转换为对应的物理值并存储至存储单元，上位机发送读取控制指令至信号处理单元，信号处理单元根据读取控制指令从存储单元中读取所需物理值，并反馈给上位机。采用本方法能够在高度集成的系统中同时实现信号数据的采集存储和滤波。

技术研发人员：程虎,温鹏,黎科,眭南翔
受保护的技术使用者：湖南凌翔电气科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21