[发明专利]一种振动信号的便携式采集分析装置及方法

说明书

本发明公开了一种便于携带的振动信号采集分析仪及实现方法。仪器硬件由振动信号采集、数据存储、信号分析、信号显示、电源等模块组成，采用ARM和DSP双CPU实现采集控制和分析。软件包括A/D转换与存储、信号分析与处理、图形显示、振动状态判别、系统参数设置、电源管理等模块。先对振动信号传感器输出的电压信号进行放大、调理、低通滤波，再通过A/D转换芯片得到数字量的振动信号数据，然后进行时域特征指标、频谱分析、频谱校正、短时傅立叶变换等分析处理，结果用图形化方式显示于液晶屏，同时与预先设定的阈值作比较，判断检测对象振动状态是否存在异常。本装置可对多路通道的信号进行同步采样与分析，便于携带和安装。

技术领域

本发明涉及机械设备的振动检测与故障诊断领域。

背景技术

机械设备在工作过程中，振动幅度的大小和设备的运行状态密切相关，设备出现故障或工作异常时，常常伴随振动的异常，因此，监测机械设备的振动状态是判断设备是否存在故障或工作状态是否异常的一种常用手段。对于同一台设备，往往需要监测多个点的振动信号，而且这些点的振动信号在采样时间上应该同步。目前的振动监测与故障诊断系统大多采用在线系统，信号采集与分析工作常常是分开的，数据采集用采集卡完成，数据分析工作在微机上完成。在线的振动信号采集与分析系统成本比较高，常应用于需要连续监测的重要机械设备或关键部件。对于一些仅需要定期巡检或点检的机械设备来说，采用一套便携式的振动信号采集装置，就可完成多台机械设备的振动状态监测，从而大大节约成本。如果再将振动信号的分析功能集成于装置内，则可在第一时间初步判断机械设备的健康情况。因此，将振动信号的采集与分析功能集于一体，同时便于携带的装置，具有很大的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于：对机械设备的多个测点的振动信号进行同步采集，然后及时分析处理，并且分析结果用图形化的方式进行显示，初步判断机械设备的振动状态是否异常。采集的数据保存于SD卡，可供将来在计算机上进行更深入的分析。装置便于携带，能够用一套装置对多台机械设备进行巡检或点检。

本发明所采用的技术方案如下：

1.所述方法包括如下步骤：

步骤1：振动信号传感器安装于被测设备表面，将设备的机械振动转换为模拟的电压信号；所述电压信号反映振动的加速度、速度或位移，根据振动频率的高低选择。

步骤2：振动信号采集模块对模拟的电压信号进行放大和滤波处理，然后进行模/数(A/D)转换，得到数字信号。

步骤3：各通道转换得到的数字信号实时以文件形式存储于SD卡，同时将时域波形实时显示于液晶屏。

步骤4：选择存储于SD卡的振动信号文件，对所选振动信号进行分析；分析方法包括时域指标、频谱分析、频谱校正、短时傅立叶变换等；分析结果显示于液晶屏；时域指标用数值和柱状图显示；频谱分析结果用二维图形显示，包括主要频率分量的幅值、频率和相位；短时傅立叶变换的时频分布结果用灰度图显示。

步骤5：根据分析结果，判断设备振动的状态是否正常，给出初步的诊断结论；判断的阈值根据设备对象由用户设置。

2.所述装置硬件由五部分组成：由振动信号采集模块、振动数据存储模块、振动信号分析模块、信号处理结果显示模块、电源模块；

1)振动信号采集模块包括振动信号传感器、信号放大及调理、模/数(A/D)转换芯片和数据传输接口，负责将振动信号转换为电压信号，经过适当的放大与调理，低通滤波，再将模拟量的电压信号转换为数字量信号。

2)振动数据存储模块包括SD卡、数据传输接口，将A/D转换后的数字量振动数据保存于SD卡，即使掉电也不丢失。

3)振动信号分析模块主要由数字信号处理器(DSP)及扩展芯片组成，负责振动信号的分析与处理。