一种多通道同步采集不同采样频率数据的方法、装置及系统与流程

本发明属于数据采集技术领域，具体涉及一种多通道同步采集不同采样频率数据的方法、装置及系统。

背景技术：

在机械状态监测领域，对机械振动状态进行诊断分析时，往往需要同一时刻采集多个振动测点、多种不同采样频率及不同数据类型(如加速度、速度、位移等)的振动波形数据。虽然现在很多数据采集系统能够实现同一时刻在某一种采样频率下进行数据同步采集的目的，但是这些方案在硬件上还需要使用一个可编程的低通模拟滤波器来实现抗混叠滤波，如此既增加了硬件成本，同时也无法实现同一测点/多测点的不同采样频率波形数据的同步采样，尤其不适用于不同数据类型的波形数据的同步采集场景。

技术实现要素：

为了解决现有数据采集系统无法实现不同采样频率数据的同步采样目的以及硬件成本高的问题，本发明目的在于提供一种多通道同步采集不同采样频率数据的方法、装置及系统。

本发明所采用的技术方案为：

一种多通道同步采集不同采样频率数据的方法，包括如下步骤：

s101.获取各测点设备的采集设置信息，其中，所述采集设置信息包含有m个频率不同且为fmax/n的采样频率设置参数和采样点数，fmax为多通道同步adc模数转换器的最高采样频率，m和n分别为自然数；

s102.分析所有测点设备的采集设置信息，确定最长采样时间；

s103.以最长采样时间为采集周期t，控制所述多通道同步adc模数转换器周期性地以最高采样频率fmax同步采集来自各测点设备的不同数据；

s104.针对同一采集周期t内采集的不同数据，根据一一对应的采样频率设置参数依次进行数字滤波处理和抽样处理，得到符合对应采样频率要求的数据片段。

优化的，所述采集设置信息还包含有截止频率、数据类型、测点设备侧的原始信号频率范围和/或与实际工程数据处理有关的设置字段。

优化的，所述采集设置信息来自与测点设备配套的设置软件，且可通过局域网、互联网或通讯总线进行远程设置，或者通过移动存储设备导入配置文件的方式进行本地设置。

优化的，在采集来自测点设备的数据前，先对待采集的且来自测点设备的原始信号进行截止频率为fmax的低通滤波。

本发明所采用的另一种技术方案为：

一种多通道同步采集不同采样频率数据的装置，包括多通道同步adc模数转换器、获取模块、分析模块、控制模块和处理模块；

所述获取模块，用于获取各测点设备的采集设置信息，其中，所述采集设置信息包含有m个频率不同且为fmax/n的采样频率设置参数和采样点数，fmax为多通道同步adc模数转换器的最高采样频率，m和n分别为自然数；

所述分析模块通信连接所述获取单元，用于分析所有测点设备的采集设置信息，确定最长采样时间；

所述控制模块分别通信连接所述分析模块和所述多通道同步adc模数转换器，用于以最长采样时间为采集周期t，控制所述多通道同步adc模数转换器周期性地以最高采样频率fmax同步采集来自各测点设备的不同数据；

所述处理模块分别通信连接所述获取模块和所述控制模块，用于针对同一采集周期t内采集的不同数据，根据一一对应的采样频率设置参数依次进行数字滤波处理和抽样处理，得到符合对应采样频率要求的数据片段。

优化的，还包括低通滤波器，其中，所述低通滤波器连接在所述多通道同步adc模数转换器的输入端，用于对待采集的且来自测点设备的原始信号进行截止频率为fmax的低通滤波。

本发明所采用的另一种技术方案为：

一种多通道同步采集不同采样频率数据的系统，包括多核处理器、多通道同步adc模数转换器和多个测点设备，其中，所述多核处理器包括arm核单元、dsp核单元、多核共享存储单元以及通信连接这些单元的内部总线，所述arm核单元还通信连接所述多通道同步adc模数转换器的输出端，所述多通道同步adc模数转换器的输入端分别连接各个所述测点设备；

所述arm核单元一方面用于获取各测点设备的采集设置信息，并分析所有测点设备的采集设置信息，确定最长采样时间，另一方面用于以最长采样时间为采集周期t，控制所述多通道同步adc模数转换器周期性地以最高采样频率fmax同步采集来自各测点设备的不同数据，其中，所述采集设置信息包含有m个频率不同且为fmax/n的采样频率设置参数和采样点数，fmax为多通道同步adc模数转换器的最高采样频率，m和n分别为自然数；

所述多核共享存储单元用于存储在采集周期t内采集的所有不同数据；

所述dsp核单元用于在收到来自所述arm核单元的周期采集完成指令后，从所述多核共享存储单元中读取同一采集周期t内采集的所有不同数据，然后针对同一采集周期t内采集的不同数据，根据一一对应的采样频率设置参数依次进行数字滤波处理和抽样处理，得到符合对应采样频率要求的数据片段。

优化的，在所述多通道同步adc模数转换器的输入端与各个所述测点设备之间，还分别设置有截止频率为fmax的低通滤波器，所述低通滤波器用于对待采集的且来自对应测点设备的原始信号进行滤波。

本发明的有益效果为：

(1)本发明创造提供了一种多通道同步采集不同采样频率数据的方法、装置及系统，即先周期性地以最高采样频率同步采集来自各个测点的不同数据，然后针对同一采集周期内采集的不同数据，根据一一对应的采样频率设置参数依次进行数字滤波处理和抽样处理，得到符合对应采样频率要求的数据片段，由此可以实现同一测点/多测点的不同采样频率波形数据的同步采样目的，尤其适用于不同数据类型的波形数据的同步采集场景，同时由于无需使用一个可编程的低通模拟滤波器来实现抗混叠滤波，可以大大降低硬件成本，便于实际推广和应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，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是本发明提供的多通道同步采集不同采样频率数据的方法流程示意图。

图2是本发明提供的多通道同步采集不同采样频率数据的装置结构示意图。

图3是本发明提供的多通道同步采集不同采样频率数据的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。

应当理解，尽管本文可以使用术语第一、第二等等来描述各种单元，这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。

应当理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

应当理解，当将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，当将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，不存在中间单元。应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其他单词(例如，“在……之间”对“直接在……之间”,“相邻”对“直接相邻”等等)。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并且不意在限制本发明的示例实施例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解术语“包括”、“包括了”、“包含”、和/或“包含了”当在本文中使用时,指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性,并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如,取决于于所涉及的功能/动作,实际上可以实质上并发地执行,或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。

在下面的描述中提供了特定的细节,以便于对示例实施例的完全理解。然而,本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

实施例一

如图1所示，本实施例提供的所述多通道同步采集不同采样频率数据的方法，包括如下步骤。

s101.获取各测点设备的采集设置信息，其中，所述采集设置信息包含有m个频率不同且为fmax/n的采样频率设置参数和采样点数，fmax为多通道同步adc(analog-to-digitalconverter,指模/数转换器或者模拟/数字转换器)模数转换器的最高采样频率，m和n分别为自然数。

在所述步骤s101中，所述测点设备用于布置在测点位置且生成原始信号(该原始信号可被所述多通道同步adc模数转换器采集，进而得到相应的采样数据)，其可以但不限于为各种用途的传感器，例如用于布置在机械振动测点位置并可生成振动波形信号的振动传感器、可生成加速度波形信号的加速度传感器、可生成速度波形信号的速度传感器和可生成位移波形信号的位移传感器等。优化的，所述采集设置信息还可以但不限于包含有截止频率、数据类型、测点设备侧的原始信号频率范围和/或与实际工程数据处理有关的设置字段等。此外，所述采集设置信息来自与测点设备配套的设置软件，且可通过局域网、互联网或通讯总线进行远程设置，或者通过移动存储设备导入配置文件的方式进行本地设置，其中，所述通讯总线可以但不限于为rs485总线、can总线或rs232总线等，所述移动存储设备可以但不限于为u盘或存储光盘等。

s102.分析所有测点设备的采集设置信息，确定最长采样时间。

在所述步骤s102中，具体的，优选采用如下方式确定所述最长采样时间：首先根据各个采样频率设置参数和采样点数，通过采样周期(即采样频率的倒数)与采样点数之积的方式计算得到多个采样时间，然后找到数值最大的采样时间，作为所述最长采样时间。例如对于采集设置信息为：(1)采样频率5000hz，采样点数1000；(2)采样频率1000hz，采样点数3000；(3)采样频率1250hz，采样点数500；可以先计算出多个采样时间：(1)0.2秒；(2)3秒；(3)0.4秒；最后确定3秒为最长采样时间。

s103.以最长采样时间为采集周期t，控制所述多通道同步adc模数转换器周期性地以最高采样频率fmax同步采集来自各测点设备的不同数据。

在所述步骤s103中，为了确保所述多通道同步adc模数转换器在采集过程中出现数据混叠现象，优化的，在采集来自测点设备的数据前，先对待采集的且来自测点设备的原始信号进行截止频率为fmax的低通滤波。进一步优化的，出于硬件成本考虑，所使用的低通滤波器可以但不限于为由电阻元件和/或电抗元件构成的“t”型低通滤波器、“l”型低通滤波器或“π”型低通滤波器等。此外，所述多通道同步adc模数转换器为支持多通道同步数据采集的现有器件。

s104.针对同一采集周期t内采集的不同数据，根据一一对应的采样频率设置参数依次进行数字滤波处理和抽样处理，得到符合对应采样频率要求的数据片段。

在所述步骤s104中，举例的，对于对应采样频率设置参数为1000hz的第一数据(此时最高采样频率fmax设为5000hz)，可以先进行低通截止频率为1000hz的数字滤波处理，然后再对采样点进行5抽1的抽样处理，得到符合对应采样频率1000hz的数据片段；而对于对应采样频率设置参数为2500hz的第一数据(此时fmax设为5000hz)，可以先进行低通截止频率为2500hz的数字滤波处理，然后再对采样点进行2抽1的抽样处理，得到符合对应采样频率2500hz的数据片段。

由此通过前述步骤s101～s104的详细描述，即先周期性地以最高采样频率同步采集来自各个测点的不同数据，然后针对同一采集周期内采集的不同数据，根据一一对应的采样频率设置参数依次进行数字滤波处理和抽样处理，得到符合对应采样频率要求的数据片段，从而可以实现同一测点/多测点的不同采样频率波形数据的同步采样目的，尤其适用于不同数据类型的波形数据的同步采集场景，同时由于无需使用一个可编程的低通模拟滤波器来实现抗混叠滤波，可以大大降低硬件成本，便于实际推广和应用。

综上，采用本实施例所提供的多通道同步采集不同采样频率数据的方法，具有如下技术效果：

(1)本实施例提供了一种多通道同步采集不同采样频率数据的方法，即先周期性地以最高采样频率同步采集来自各个测点的不同数据，然后针对同一采集周期内采集的不同数据，根据一一对应的采样频率设置参数依次进行数字滤波处理和抽样处理，得到符合对应采样频率要求的数据片段，由此可以实现同一测点/多测点的不同采样频率波形数据的同步采样目的，尤其适用于不同数据类型的波形数据的同步采集场景，同时由于无需使用一个可编程的低通模拟滤波器来实现抗混叠滤波，可以大大降低硬件成本，便于实际推广和应用。

实施例二

本实施例提供了一种实现实施例一所述方法的装置，包括多通道同步adc模数转换器、获取模块、分析模块、控制模块和处理模块；所述获取模块，用于获取各测点设备的采集设置信息，其中，所述采集设置信息包含有m个频率不同且为fmax/n的采样频率设置参数和采样点数，fmax为多通道同步adc模数转换器的最高采样频率，m和n分别为自然数；所述分析模块通信连接所述获取单元，用于分析所有测点设备的采集设置信息，确定最长采样时间；所述控制模块分别通信连接所述分析模块和所述多通道同步adc模数转换器，用于以最长采样时间为采集周期t，控制所述多通道同步adc模数转换器周期性地以最高采样频率fmax同步采集来自各测点设备的不同数据；所述处理模块分别通信连接所述获取模块和所述控制模块，用于针对同一采集周期t内采集的不同数据，根据一一对应的采样频率设置参数依次进行数字滤波处理和抽样处理，得到符合对应采样频率要求的数据片段。

优化的，还包括低通滤波器，其中，所述低通滤波器连接在所述多通道同步adc模数转换器的输入端，用于对待采集的且来自测点设备的原始信号进行截止频率为fmax的低通滤波。

本实施例的技术细节及技术效果与实施例一一致，可以基于实施例一直接推导得到，于此不再赘述。

实施例三

本实施例作为与实施例二具有相同发明构思的另一种多通道同步采集不同采样频率数据的系统，包括多核处理器、多通道同步adc模数转换器和多个测点设备，其中，所述多核处理器包括arm(advancedriscmachines，是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的risc处理器、相关技术及软件)核单元、dsp(digitalsignalprocessin，数字信号处理)核单元、多核共享存储单元以及通信连接这些单元的内部总线，所述arm核单元还通信连接所述多通道同步adc模数转换器的输出端，所述多通道同步adc模数转换器的输入端分别连接各个所述测点设备；所述arm核单元一方面用于获取各测点设备的采集设置信息，并分析所有测点设备的采集设置信息，确定最长采样时间，另一方面用于以最长采样时间为采集周期t，控制所述多通道同步adc模数转换器周期性地以最高采样频率fmax同步采集来自各测点设备的不同数据，其中，所述采集设置信息包含有m个频率不同且为fmax/n的采样频率设置参数和采样点数，fmax为多通道同步adc模数转换器的最高采样频率，m和n分别为自然数；所述多核共享存储单元用于存储在采集周期t内采集的所有不同数据；所述dsp核单元用于在收到来自所述arm核单元的周期采集完成指令后，从所述多核共享存储单元中读取同一采集周期t内采集的所有不同数据，然后针对同一采集周期t内采集的不同数据，根据一一对应的采样频率设置参数依次进行数字滤波处理和抽样处理，得到符合对应采样频率要求的数据片段。所述多核处理器为具有至少一个arm核单元和至少一个dsp核单元的两核及以上的处理器，包含具有一个arm核单元和一个dsp核单元的双核处理器。

优化的，在所述多通道同步adc模数转换器的输入端与各个所述测点设备之间，还分别设置有截止频率为fmax的低通滤波器，所述低通滤波器用于对待采集的且来自对应测点设备的原始信号进行滤波。

本实施例的技术细节及技术效果与实施例二相似，也可以基于实施例一直接推导得到，于此不再赘述。

本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。