振动采集分析仪制造技术

本实用新型专利技术提供一种振动采集分析仪，所述振动采集分析仪包括：振动信号调理装置，接收振动传感器传来的被测旋转机械的振动信号，对振动信号进行处理生成对应于不同传感器类型的多路振动调理信号，根据振动传感器的类型和采样需求选通一路振动调理信号输出；键相信号处理装置，接收被测旋转机械的键相信号，对所述键相信号进行处理生成键相脉冲信号；锁相倍频装置，接收键相脉冲信号，对键相脉冲信号进行处理生成倍频信号；振动信号采样装置，接收倍频信号和输出的振动调理信号，采用倍频信号对输出的振动调理信号进行采样生成样本数据；控制处理装置，用于接收键相脉冲信号，在键相脉冲信号的触发下启动所述采样过程。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术关于电力设备的振动检测领域，特别关于一种振动采集分析仪。
技术介绍
近年来，为缓解电力短缺，各大电力公司不断增大电力投入扩建新增大型机组。由 于受到设计、制造、安装、运行、检修等多方面的影响以及机组自身的大容量、高参数及复杂 性等特点，大机组的实际可用率不高，与国外同类机组相比存在较大差距。目前，因主、辅机 振动缺陷等因素引起的机组运行状态不稳定而造成机组非计划停运、非计划降出力的情况 仍然不断增加。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。但这些仪器系统因设计思路和技术运用不同而或多 或少存在一定缺陷或不足，主要包括(1)键相信号处理能力不足键相信号一般通过在表明开一定宽度的凹槽或焊上金属条，由涡流传感器拾取； 或者在轴上贴反光片，通过光电传感器拾取；也可能直接从现场TSI设备缓冲接口引出。键 相信号为转轴每转一圈一个脉冲的周期信号，因使用的传感器或获取方式不同、键相标记 方式不同，该信号可能为正脉冲或负脉冲；信号的电压等级也不同，可能为3.5 5V的脉冲 或5V以上的脉冲；键相标记相对转轴周长的比例不同会使该脉冲信号的占空比也不同，可 能为50%方波，也可能为0. 级别的小占空比脉冲信号。在汽轮发电机组振动监测分析中，键相信号起到了至关重要的相位参考作用，在 振动信号采样中，以键相脉冲作为CPU外部中断信号，当键相脉冲到达时，启动振动信号整 周期采样，这样，采样起点即为键相所在位置，从采样信号经FFT计算得到的高点相位，即 为相对键相位置的相位差，从而，该相位可以用于动平衡加重计算的依据。常用的键相信号 传感器有光电、涡流等类型，从TSI (turbine supervisory instruments，涡轮监测工具)系 统引出的键相信号还可能为TTL(Transistor-Transistor Logic，逻辑门电路)脉冲信号。为从背景噪声和振动信号中准确提取键相信号，键相处理电路需有一定的触发比 较电压设置和占空比适应能力，现有的大部分分析仪器的键相信号触发电压均设计为固 定，无法自动调整，难以满足不同信号等级的键相信号识别，而且现有的滤波方式对较小的 占空比(如0.01%级)的适应能力不足。因此，现有的大部分分析仪器不具备多种键相信 号接入的自适应能力；(2)振动信号的接入能力不足因机组结构和配置不同，现场安装的振动传感器类型多样，包括涡流、速度、加速 度及ICP(Integrated Circuits Piezoelectric，内置集成电路的压电传感器)等类型，传感器的灵敏度也差别较大，大部分现有分析仪器专门针对一种类型传感器信号设计，很少 能全面支持各种传感器。现有分析仪器的振动通道容量大部分设计不足，一般为单、双、4、 6、8及16通道，单台仪器无法满足大机组全面的振动监测；(3)样本采集能力不足键相同步、多通道同时、整周期采样是振动采集分析仪器的基本要求，但大部分分 析仪器仅提供常规的定长样本(如8周期1024点)采集，因较少仪器具备可定制的长样 本、细化频谱分析功能。(4)上位机接口通信能力不足振动采集分析仪采集的振动样本数据，一般需通过某种接口上传到上位计算机 (一般为笔记本电脑)，从而实现状态监视、振动分析、数据存贮与管理、历史查询等功能。 现有分析仪器的主要接口方式包括串行口、EPP(Enhanced Parallel Port，增强并行接口) 接口、USB接口、现场总线接口(如Controller Area Network,简称CAN总线)。串口通信速率较低，无法满足大容量样本数据的实时传送；EPP并口虽然具备一 定的数据传输带宽，但现在配置EPP并口的电脑，尤其笔记本电脑，非常难找，通用性较差； USB接口也具有较高的通信速率，且接口简单，但用于振动数据传输的USB通信，往往需安 装专门开发的数据传输驱动程序，不具备较好的软件通用性，性能不好的USB通信驱动还 直接影响了系统的可靠性；现场总线接口通信速率也较高，但其通信协议设计主要为短报 文(100B以内)，主要应用于现场智能仪器仪表少量数据传输，对多通道、特别是以样本为 单位的振动信号传输，往往需要进行大量数据包分解，甚至需扩展现有标准协议，带来通用 性的不足。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于嵌入式系统架构振动采集分析仪。为实现以上目的，本技术实施例提供一种振动采集分析仪，所述振动采集分 析仪包括振动信号调理装置，用于接收振动传感器传来的被测旋转机械的振动信号，对所 述振动信号进行处理生成对应于不同传感器类型的多路振动调理信号，根据所述振动传感 器的类型和采样需求选通一路振动调理信号输出；键相信号处理装置，用于接收被测旋转 机械的键相信号，对所述键相信号进行处理生成键相脉冲信号；锁相倍频装置，用于接收所 述键相脉冲信号，对所述键相脉冲信号进行处理生成倍频信号；振动信号采样装置，用于接 收所述倍频信号和输出的振动调理信号，采用所述倍频信号对输出的振动调理信号进行采 样生成样本数据；控制处理装置，用于接收所述键相脉冲信号，在所述键相脉冲信号的触发 下启动所述采样过程。本技术的振动采集分析仪克服了现有多通道振动监测分析仪的在键相信号 处理、振动通道接入、样本采集及上位机接口通信等方面的功能不足，满足了大型机组全面 的振动监测分析需要。附图说明图1为本技术实施例振动采集分析仪的功能原理图；图2为本技术实施例振动信号调理装置10的细化原理图；图3为本技术实施例键相信号处理装置20的细化原理图；图4为本技术实施例24通道振动采集分析仪的系统原理图；图5为本技术实施例的振动信号调理模块的电路框图；图6为本技术实施例详细的振动信号调理电路；图7为本技术实施例的键相信号处理模块的电路框图；图8为本技术实施例详细的键相信号调理电路；图9为本技术实施例的高速AD采样模块的原理框图；图10为本技术实施例的转速采集模块的原理框图；图11为本技术实施例的键相信号使用示意图；图12为采用本实施例的振动采集分析仪进行振动采集分析的流程图；图13为振动采集分析仪和上位机的通信过程示意图。具体实施方式本技术实施例提供一种振动采集分析仪。该振动采集分析仪包含振动信号调 理装置、键相信号处理装置、锁相倍频装置、振动信号采样装置、转速采集装置和控制处理 装置，这些装置之间通过总线传输数据。本实施例的振动信号调理装置能够适应不同类型的传感器所传来的振动信号，并 根据传感器类型和实际采样需求输出相应的调理信号。本实施例的键相信号处理装置能够 对不同幅度以及占空比的键相信号进行处理，处理后的键相信号分成三路使用第一路送 至锁相倍频装置进行倍频处理，生成的倍频信号将用于对振动信号进行采样；第二路送至 控制处理装置，控制处理装置接收到该信号后即启动一次连续采样过程；第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振动采集分析仪，其特征在于，所述振动采集分析仪包括：振动信号调理装置，用于接收振动传感器传来的被测旋转机械的振动信号，对所述振动信号进行处理生成对应于不同传感器类型的多路振动调理信号，根据所述振动传感器的类型和采样需求选通一路振动调理信号输出；键相信号处理装置，用于接收被测旋转机械的键相信号，对所述键相信号进行处理生成键相脉冲信号；锁相倍频装置，用于接收所述键相脉冲信号，对所述键相脉冲信号进行处理生成倍频信号；振动信号采样装置，用于接收所述倍频信号和输出的振动调理信号，采用所述倍频信号对输出的振动调理信号进行采样生成样本数据；控制处理装置，用于接收所述键相脉冲信号，在所述键相脉冲信号的触发下启动所述采样过程。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄葆华，刘振祥，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]