[实用新型]一种船用信号处理盒

说明书

所属技术领域

本发明属于故障检测领域，具体涉及一种信号处理盒。

背景技术

船舶机电设备具有结构复杂、种类繁多等特点，在装备使用过程中故障多发于设备内部不易检测诊断。随着船舶机电设备自动化、智能化需求的增加，对船舶机电设备故障诊断能力和故障诊断范围提出了极高的要求。目前，常用的信号处理盒设备常用于飞机、铁路、化工厂等较多领域，还不能满足船舶领域进行瞬时转速处理、电荷信号处理和振动信号处理的要求。现有的信号处理盒多是静态数据的采集硬件载体，不能实现多通道、同步性要求高的信号采集，也无法同时实现采集、同步数据实时处理和数据压缩，往往造成数据传输时的数据量过大，造成传输通道的拥堵。

发明内容

本发明提供了一种适用于船用机电设备，例如船用柴油机、齿轮箱、轴系、离心泵、空压机等的船用信号处理盒。

本发明一种船用信号处理盒，包括模数转换模块、主控模块、通信传输模块、电源模块、信号调理模块和瞬时转速处理模块。

信号调理模块在主控模块的控制下，接收来自上止点和转速传感器的模拟信号，通过电压转换和隔离把接收到的信号转换成符合瞬时转速处理模块需求的信号；

瞬时转速处理模块在主控模块的控制下，接收来自信号调理模块的信号，实现时序控制、上止点和转速信号的高速同步采集，通过齿平均、去畸变点滤波、FIR滤波器滤波和周期平均，完成瞬时转速解算工作，将解算后的数据通过数据通信模块传输至上位机。

作为优选方案，信号调理模块将接收来自上止点和转速传感器的模拟信号，通过电压转换和隔离把接收到的信号转换成标准的TTL信号，将信号传输至瞬时转速处理模块。

作为优选方案，瞬时转速处理模块通过FPGA芯片实现时序控制、上止点和转速信号的高速同步采集，通过齿平均、去畸变点滤波、FIR滤波器滤波和周期平均，完成瞬时转速解算工作。

作为优选方案，还包括振动信号处理模块。信号调理模块接收来自高温振动的电荷信号和常温振动的电压信号，将信号处理成为模数转换模块输入范围内的信号，模数转换模块接收来自主控模块的指令，把接收到的模拟信号转换成数字信号，并传输至振动处理模块；振动信号处理模块在主控模块的控制下，接收来自模数转换模块转换后的数字信号，对获取到的振动信号进行时域数据的周期平均，去除信号干扰噪声，提取振动时域特征，对振动信号进行频谱分析，对频谱分析和提取的时域特征进行压缩，通过数据通信模块传输至上位机。

作为优选方案，振动信号处理模块通过DSP芯片接收来自模数转换模块转换后的数字信号，对获取到的振动信号进行时域数据的周期平均，去除信号干扰噪声，提取振动时域特征，对振动信号进行频谱分析，对频谱分析和提取的时域特征进行压缩。

本发明通过瞬时转速处理模块和振动信号处理模块实现了船用机电设备故障诊断过程中的对瞬时转速处理和振动信号处理的要求。以FPGA芯片为主体，完成硬件的时序控制、转角速度解算的工作，减轻DSP芯片的数据处理压力，同时FPGA芯片数据同步的误差只有25NS，数据同步性高。

附图说明

图1一种船用信号处理盒结构框图；

图2一种船用信号处理盒的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1所示，本发明一种船用信号处理盒，包括模数转换模块、主控模块、通信传输模块、电源模块、信号调理模块、瞬时转速处理模块和振动信号处理模块。

1.信号调理模块

信号调理模块在主控模块的控制下，接收来自上止点和转速传感器的模拟信号，通过电压转换和隔离把接收到的信号转换成符合瞬时转速处理模块要求的信号，并传输至瞬时转速处理模块。例如，转换为标准的TTL信号，将信号传输至瞬时转速处理模块。

信号调理模块通过滤波、隔离、放大、转换等功能，去除噪声信号、混频信号对传感器信号的影响，同时将传感器信号转换到瞬时转速处理模块所要求的范围内，以便适应恶劣的工作环境条件，并可对信号进行深入操作。

信号调理电路以集成运算放大器为核心，围绕放大器搭建滤波、隔离电路，从而实现信号调理功能。集成运算放大器具有放大倍数高、波形失真度小、输入阻抗高、输出阻抗低、共模抑制比高、输入失调和热漂移低、充裕的宽带、很低的噪声、很低的线性误差和稳定性高的特点，满足信号调理的要求。

2.模数转换模块

模数转换模块的作用是将高温振动传感器、常温振动传感器输出的模拟信号转换为数字信号。模数转换模块可以选用AD7606实现。