[发明专利]集成的振动测量和分析系统

权利要求书

1.一种用于测量反映机器故障状态或机器运转状态的机器振动能级的实时信号转换装置，所述信号转换装置包括：

用于产生模拟振动信号的振动传感器，所述模拟振动信号包括动态振动信号分量和直流(DC)信号分量，其中至少所述模拟振动信号分量反映了机器的运行状态或者机器的故障状态；

用于在输出数据的传输率上对模拟振动信号进行采样以将所述模拟振动信号转换为第一数字振动信号的模拟/数字转换(ADC)电路，该ADC电路有一动态范围，能够通过实时数据滤波器移除DC信号分量；以及

用于在输入数据的传输率上接收所述第一数字振动信号并在输入数据的传输率上对所述第一数字振动信号执行数学运算以大体上实时生成第二数字振动信号的数字无限脉冲反应滤波器，其中所示第二数字振动反映了机器的振动能级，其中所述算学运算从包含有积分运算和微分运算的群组中选取。

2.根据权利要求1所述的一种实时信号转换装置，其特征在于：

在由多个ADC时钟周期限定的第一时间段内，所示模拟/数字转换电路在输入数据的传输率上将所述模拟振动信号转换成所述第一数字振动信号的多个第一输入数据值；

数字无限脉冲反应滤波器在所述第一时间段内生成所述第二数字振动信号的多个第一输出数据值。

3.根据权利要求1所述的一种实时信号转换装置，其特征在于：

所示模拟/数字转换电路生成所述第一数字振动信号的多个输入数据值；

所述数字无限脉冲反应滤波器根据以下方程式对所述第一数字振动信号的多个输入数据值执行数学运算以生成所述第二数字振动信号的多个输出数据值：

，

其中：

y_n是第二数字振动信号的第n个输出数据值，

y_n-1是第二数字振动信号的输出数据值y_n的前一输出数据值，

y_n-2是第二数字振动信号的输出数据值y_n-1的前一输出数据值，

x_n是第一数字振动信号的第n个输入数据值，

x_n-1是第一数字振动信号的输入数据值x_n的前一输入数据值，

x_n-2是第一数字振动信号的输入数据值x_n-1的前一数输入据值，并且

A、B、C和D是常数。

4.根据权利要求1所述的一种实时信号转换装置，其特征在于：所述模拟/数字转换电路对模拟振动信号进行采样的输入数据的传输率至少是模拟振动信号的奈奎斯特频率的两倍，以使由所述数字无限脉冲反应滤波器所产生第二数字振动信号大体上等于带限模拟无限脉冲反应滤波器的输出信号。

5.根据权利要求1所述的一种实时信号转换装置，其特征在于：所述数字无限脉冲反应滤波器在现场可编程门阵列(FPGA)中实施。

6.根据权利要求5所述的一种实时信号转换装置，其特征在于：所述现场可编程门阵列包含有用于控制存储和处理与所述第一数字振动信号和第二数字振动信号中至少一种相关的数据的嵌入式处理器。

7.根据权利要求1所述的一种实时信号转换装置，其特征在于：所述数字无限脉冲反应滤波器在专用集成电路(ASIC)中实施。

8.根据权利要求7所述的一种实时信号转换装置，其特征在于：所述专用集成电路包含有用于控制存储和处理与所述第一数字振动信号和第二数字振动信号中至少一种的相关的数据的嵌入式处理器。

9.一种用于检测反映机器故障状态或机器运行状态的机器振动能级的方法，所述方法包括：

感应机器的振动并在所感应的振动的基础上生成模拟振动信号；

在固定的采样率上对所述模拟振动信号进行采样以生成第一数字振动信号；

在所述第一数字振动信号的固定采样率的基础上合成其它采样率，以便于消除任何对抗混叠滤波器的需要；

对所述第一数字振动信号进行高通滤波以移除直流(DC)分量；

对第一数字振动信号执行第一数学运算以生成反映机器振动能级的第二数字振动信号。