机组噪声信号采集电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种机组噪声信号采集电路，包括信号采集电路、模数转换电路、FPGA主控电路和ISA通讯电路，信号采集电路具有16个信号采集单元，每个信号采集单元包括运算放大器，运算放大器的输入端接收传感器信号，输出端连接模数转换电路；模数转换电路包括两个AD转换器，每个AD转换器的输入端连接8个信号采集单元，输出端通过串行通信连接FPGA主控电路；FPGA主控电路包括FPGA芯片，FPGA芯片连接ISA通讯电路。信号采集电路连接机组上各个部位设置的噪声传感器，将噪声传感器采集的信号进行放大、模数转换后发送到FPGA主控电路，最后将数据信息、地址信息通过发送到PC端，与PC端进行数据交换，在PC端对各类信息进行处理，提取特征参数并分析判断。提取特征参数并分析判断。提取特征参数并分析判断。

【技术实现步骤摘要】
机组噪声信号采集电路


[0001]本技术涉及水电站机组监测
，特别涉及机组噪声信号采集电路。

技术介绍

[0002]大型混流机组是一个非常复杂的系统，是水电站的核心设备。对机组进行实时在线监测，对状态的变化进行及时预警和分析，是保证机组长期安全稳定运行、实现精准检修维护的重要技术手段。现有水电站各台机组安装了机组状态在线监测系统，对机组的振动、摆度、压力脉动、发电机空气间隙以及局部放电等进行实时监测，为分析和评价机组状态，指导机组运行和检修提供了一定的技术支撑。但是，由于部分旋转或密闭的设备无法安装传感器，缺乏监测手段，对机组状态的监测仍然存在一些盲点。
[0003]机组在运行过程中会产生各种各样的声音，机组状态的劣化以及故障的发生通常都伴随有异响。监测和分析噪声，也能够发现和识别机组状态的变化，可以有效弥补传统监测手段的不足，更全面地反映机组状态。此外，振动、摆度、压力脉动等和噪声联系紧密，通过这些参数的联合分析和综合应用，互相佐证，能够提高分析结论的准确性。
[0004]目前电力行业内很少对水轮发电机组的噪声进行在线监测，异响主要是巡检时通过人“听”来发现。随着人工智能及声音识别技术的发展，通过机器来模拟人的听觉，自动对机组异常声音进行识别，进而对故障进行诊断和定位的技术已经日趋成熟，这为建立机组噪声在线监测系统提供了技术条件。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本技术提供了机组噪声信号采集电路，可以采集机组重要部位的噪声信号，并进行特征提取。
[0006]为此，本技术的技术方案是：机组噪声信号采集电路，包括信号采集电路、模数转换电路、FPGA主控电路和ISA通讯电路，信号采集电路具有16个信号采集单元，每个信号采集单元包括运算放大器，运算放大器的输入端接收传感器信号，输出端连接模数转换电路；模数转换电路包括两个AD转换器，每个 AD转换器的输入端连接8个信号采集单元，输出端通过串行通信连接FPGA主控电路；FPGA主控电路包括FPGA芯片，FPGA芯片连接ISA通讯电路。
[0007]信号采集电路连接机组上各个部位设置的噪声传感器，将噪声传感器采集的信号进行放大，并将放大后的信号传送到模数转换电路，模数转换电路将模拟信号转换成数字信号，通过串行通信发送到FPGA主控电路，FPGA主控电路可以缓存噪声信息，也可以将数据信息、地址信息通过ISA通讯电路发送到PC端，与PC端进行数据交换，在PC端对各类信息进行处理，提取特征参数并分析判断。
[0008]优选地，所述信号采集单元包括运算放大器U1B，型号为TL064；U1B的2 脚和3脚连接传感器信号，U1B的1脚与2脚之间连接有电阻Ra2，U1B的1 脚与5脚之间连接有电容Ca1，U1B的6脚与7脚相连，U1B的7脚与13脚之间连接有电阻Ra6，U1B的12脚接地，U1B的13脚与14
脚之间连接有电阻Ra8， U1B的14脚连接AD转换器。
[0009]优选地，所述模数转换电路包括第一AD转换器U49、第二AD转换器U50 和电压基准芯片U47，第一AD转换器U49、第二AD转换器U50的型号为 AD7175；电压基准芯片U47的型号为ADR4550；U47的2脚连接+12V电源， U47的6脚与U49的40脚电性连接，两者之间设有电阻R1；U49的2～5脚和 26～37脚连接信号采集单元，U49的14～18脚通过串行通信连接FPGA芯片；U47 的6脚与U50的40脚电性连接，两者之间设有电阻R2；U50的2～5脚和26～37 脚连接信号采集单元，U50的14～18脚通过串行通信连接FPGA芯片。
[0010]优选地，还包括FPGA电源模块，FPGA电源模块包括第一线性稳压器U59，第一线性稳压器U59的输入端连接+5V电源，第一线性稳压器U59的输出端连接FPGA芯片。FPGA电源模块输出稳压电源，向FPGA芯片供电。
[0011]优选地，所述FPGA主控电路包括FPGA芯片U55，型号为XC6SLX45，FPGA 芯片U55的引脚M2、M1、L3、L1、M4、M3、K2、K1、J3、J1、H2、H1连接两个AD转换器；U55的引脚Y13、Y12、Y4、AB3、N1、N3、AA2、AB2 连接ISA通讯电路。
[0012]优选地，所述ISA通讯电路包括第一电平转换收发器U61、第二电平转换收发器U62、第三电平转换收发器U65，U61、U62、U65的型号均为74LVC164245；第一电平转换收发器U61的1脚、24脚、25脚、26脚、27脚、29脚、30脚、32脚、33脚、35脚、36脚、37脚、38脚、40脚、41脚、43脚、44脚、46脚、 47脚、48脚连接FPGA芯片；第二电平转换收发器U62的1脚、24脚、25脚、 26脚、27脚、29脚、30脚、32脚、33脚、35脚、36脚、37脚、38脚、40脚、 41脚、43脚、44脚、46脚、47脚、48脚连接FPGA芯片；第三电平转换收发器U65的1脚、24脚、25脚、36脚、38脚、40脚、41脚、43脚、44脚、48 脚连接FPGA芯片。ISA通讯电路用于FPGA芯片与PC端的数据交换，传输16 位数据信息和10位地址信息。
[0013]与现有技术相比，本技术的有益效果是：在发电机机头、风洞、水车室、蜗壳进人门、尾水进人门等重要部位设置噪声传感器，噪声传感器采集噪声信号，利用信号采集单元对噪声传感器采集的噪声信号进行放大，再将噪声信号进行模数转换后传输至FPGA芯片，FPGA芯片通过ISA通讯端口将噪声信号发送至 PC端，方便PC端对噪声原始数据进行傅立叶变换，提取噪声特征，得到反映声音特性的各种参数，分析判断噪声是否存在异常，对异常噪声进行识别并存储异常记录，实现机组运行状态的实时监测。
附图说明
[0014]以下结合附图和本技术的实施方式来作进一步详细说明
[0015]图1为本技术的结构框图；
[0016]图2为信号采集单元的电路原理图；
[0017]图3为模数转换电路的电路原理图；
[0018]图4～图5为FPGA主控电路的电路原理图；
[0019]图6为FPGA电源模块的电路原理图；
[0020]图7为ISA通讯电路的电路原理图。
具体实施方式
[0021]在本技术的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向
(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本技术的具体保护范围。
[0022]此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.机组噪声信号采集电路，其特征在于：包括信号采集电路、模数转换电路、FPGA主控电路和ISA通讯电路，信号采集电路具有16个信号采集单元，每个信号采集单元包括运算放大器，运算放大器的输入端接收传感器信号，输出端连接模数转换电路；模数转换电路包括两个AD转换器，每个AD转换器的输入端连接8个信号采集单元，输出端通过串行通信连接FPGA主控电路；FPGA主控电路包括FPGA芯片，FPGA芯片连接ISA通讯电路。2.如权利要求1所述的机组噪声信号采集电路，其特征在于：所述信号采集单元包括运算放大器U1B，型号为TL064；U1B的2脚和3脚连接传感器信号，U1B的1脚与2脚之间连接有电阻Ra2，U1B的1脚与5脚之间连接有电容Ca1，U1B的6脚与7脚相连，U1B的7脚与13脚之间连接有电阻Ra6，U1B的12脚接地，U1B的13脚与14脚之间连接有电阻Ra8，U1B的14脚连接AD转换器。3.如权利要求1所述的机组噪声信号采集电路，其特征在于：所述模数转换电路包括第一AD转换器U49、第二AD转换器U50和电压基准芯片U47，第一AD转换器U49、第二AD转换器U50的型号为AD7175；电压基准芯片U47的型号为ADR4550；U47的2脚连接+12V电源，U47的6脚与U49的40脚电性连接，两者之间设有电阻R1；U49的2～5脚和26～37脚连接信号采集单元，U49的14～18脚通过串行通信连接FPGA芯片；U47的6脚与U50的40脚电性连接，两者之间设有电阻R2；U50的2～5脚和26～37脚连接信号采集单...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕磊，郑松远，寸代梨，朱磊，张涛，周归胜，徐有为，
申请(专利权)人：云南华电金沙江中游水电开发有限公司阿海发电分公司，
类型：新型
国别省市：