[实用新型]具有激励自测试的多路多相振动信号幅频同步采集电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及振动主动控制系统领域的信号实时采集电路。

背景技术

振动信号的采集、分析与处理是很多工程师遇到的问题。通过振动信号的采集与分析，可以为产品品质的判断，发动机故障的检查和预警，飞机、轮船或汽车的结构健康分析提供重要的数据支撑，实时采集振动信号可以有效和及时了解产品的工作状态，对产品的健康、产品品质做出即时的状态判断，尤其在航天航空领域，实时掌握产品的状态，对有安全隐患的产品地方进行即时的反馈，做出实时的掌握，对影响飞行器安全的产品，做出即时的更换和维修。

在振动主动控制系统领域中，实时准确的振动信号采集电路非常重要，在实际使用中，由于振动传感器自身故障或者线路故障等原因导致无法正确的采集振动信号，会给地勤人员和保障人员造成很大的负担；若振动信号采集为了感知外部产品机械结构安全时，由于采集电路实时性差、采集不精确、传感器故障、或者线路故障原因而不能及时准确的采集外界的振动信号强度，很容易造飞行器过度使用该产品，最终影响飞行器安全。同时在飞行器系统大综合的背景下，需要一种自检测多路振动信号实时采集电路，不仅振动信号采集电路具有高的可靠性，而且能够判断振动传感器通/断状态、线路的通/断状态，对有问题的采集电路进行及时的更换和检修。

实用新型内容

为解决传统方案存在的上述缺陷，本实用新型提供一种具有激励自测试的多路多相振动信号幅频同步采集电路。

本实用新型的技术方案如下：

具有激励自测试的多路多相振动信号幅频同步采集电路，包括FPGA控制单元和多个传输通道，FPGA控制单元将处理结果送到PCI总线，其中每个传输通道包括采集通道和自检测通道；所述采集通道包括依次连接的接口电路、信号调理电路、频率和振幅计算单元、电平转换电路，所述接口电路接入振动传感器输出的振动信号，电平转换电路输出数字信号至FPGA控制单元；所述频率和振幅计算单元分为两个并行的支路，一个支路采用迟滞比较电路进行频率计算，另一个支路采用高阶低通滤波电路和数模转化电路进行幅值计算；所述自检测通道主要为激励信号电路，FPGA控制单元通过激励信号电路向采集通道中注入激励信号。

基于上述基本方案，本实用新型还做如下优化限定和改进：

上述激励信号电路包括激励电压电路和激励源信号电路，其中激励电压电路的输出端接至信号调理电路，激励源信号电路接至接口电路。

该具有激励自测试的多路多相振动信号幅频同步采集电路还包括恒流源电路，该恒流源电路为振动传感器提供工作电流，FPGA通过电压采集电路和A/D转换电路采集恒流源电路与振动传感器之间的电压，以检测传感器的工作状态。

本实用新型具有以下特点：

a.振动信号频率和振幅的精确采集，该电路对输入的振动传感器信号首先经过隔直保护接口电路、再通过信号调理电路进行处理，进而分成两路分别计算频率和振幅，通过迟滞比较电路进行频率计算，通过高阶低通滤波和数模转化电路进行幅值计算，采集精度为16位，最后通过电平转化将信号送到FPGA中。

b.振动信号采集电路状态检测。采集电路处于工作状态时，使用激励电压电路完成电路状态的检测；采集电路处于非工作状态时，使用激励源信号电路完成电路状态的检测。

c.振动传感器状态检测。通过电压采集电路和A/D转化电路对振动传感器与恒流源电压之间的电压进行监控，根据电压值的不同判断振动传感器状态。

d.对重点监控区域的振动信号进行双通道采集和判断，防止重点监控区域的振动信号采集电路出现故障，非重点区域的振动信号进行单通道采集。

e.通过FPGA逻辑控制外部采集电路，轮询的对外部采集电路进行访问，达到外部多通道信号实时采集。

f.本电路设计简单，性能可靠，方便集成，可用于各种振动信号采集。

附图说明

图1为本实用新型的结构原理图。

图2为本实用新型的容错型多通道的示意图。

具体实施方式

根据振动主动控制系统的需求，在振动信号采集的过程中不仅同时采集到振动信号的幅值和频率，而且实时监控采集电路的状态及传感器状态。采集电路设计如原理框架图如图1所示。