專利名稱：一種機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部多路信號同步獲取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于ー種傳感器信號獲取及處理技術(shù)，具體的是ー種機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部多路信號同步獲取方法。
背景技術(shù)：
機(jī)械系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)的信號監(jiān)測系統(tǒng)能為提高機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的可靠性與安全性，避免各種災(zāi)難性事故，延長機(jī)電設(shè)備使用壽命，降低全壽命期維修費(fèi)用等提供重要保障 。因此，適用的智能化在線監(jiān)測系統(tǒng)的民用和軍事需求與日俱增。例如航空航天、核電站等一直堅(jiān)持長期投入巨額資金開發(fā)機(jī)械裝備保障信息化系統(tǒng)。但傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)一般是采用將用于分析和監(jiān)測的傳感器安裝在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)箱體的軸承座上來進(jìn)行診斷與分析的方法，由于遠(yuǎn)離所關(guān)心的信號源，所以存在強(qiáng)噪聲干擾、微弱損傷信號能量的傳遞損失、信號的復(fù)雜強(qiáng)耦合等問題。為了解決上述的關(guān)鍵共性科學(xué)技術(shù)問題與難題，最佳的辦法就是將傳感器直接安裝在所需檢測和監(jiān)測的位置，感知機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部信號的變化。該方法的難點(diǎn)在干特殊環(huán)境機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的箱體封閉、安裝空間狹小、旋轉(zhuǎn)、高溫、高速、變速、變載、振動(dòng)、潤滑油、潤滑油氣、等因素，限制了常規(guī)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用。由于特殊環(huán)境機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的上述特點(diǎn)，要求內(nèi)置于機(jī)械系統(tǒng)中的信號采集及處理設(shè)備具有“小體積”的特點(diǎn)，由干“小體積”要求設(shè)備電路盡可能精簡，所以多采用單CPU中的多路A/D通道以“輪詢”的方式完成多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)的采樣，這就造成了多路A/D采樣困難。同時(shí)，多路信號需要時(shí)間同步處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是針對上述難題，提出了ー種機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部多路信號同步獲取方法，具有“小體積”的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)在封閉、狹小的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中同步獲取多路A/D信號，井能保證多路信號達(dá)到時(shí)間同步。Sinc插值原理設(shè)有函數(shù)g(x)，采樣定理表明，在滿足以下兩個(gè)條件時(shí)，就可以從g(x)的等間隔離散樣本中無失真的重建原始信號1)信號是帶限的，即信號的最高頻率有界；2)采樣頻率滿足奈奎斯特采樣率，即對信號的采樣頻率必須大于信號最高頻率的兩倍。當(dāng)滿足以上條件時(shí)，重建方程如(I)式

權(quán)利要求
1.一種機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部多路信號同步獲取方法，其特征在于是按下列步驟進(jìn)行；步驟一將數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)器和至少二個(gè)傳感器固定于機(jī)械系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)件內(nèi)部，每個(gè)傳感器和所述數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)器的一個(gè)A/D數(shù)據(jù)采集通道相連接；各路傳感器分別輸出信號到數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)器的各個(gè)A/D通道；步驟二 驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)工作，在旋轉(zhuǎn)件旋轉(zhuǎn)過程中，數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)器中各路A/D數(shù)據(jù) 采集通道對各路傳感器信號采樣，各路采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)到所述數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)器； 步驟三機(jī)械系統(tǒng)停止工作，將所述數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)器的所有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)導(dǎo)出到電腦中， 將各路A/D通道采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)分離，分別保存于一個(gè)文件中，每一個(gè)文件對應(yīng)存放一路所述 采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；步驟四對每一路采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行“分段插值”處理，即將每一路數(shù)據(jù)分段，并進(jìn)行“分 段插值”處理，組成每一路數(shù)據(jù)的分段數(shù)據(jù)線；步驟五在取下一段采樣點(diǎn)的時(shí)候，起始點(diǎn)為上一段的最后一個(gè)點(diǎn)，并按步驟四過程進(jìn) 行插值；之后，將每段插值后的分段數(shù)據(jù)線連接起來，下一段的起始點(diǎn)與上一段的末尾點(diǎn)重 合，形成每一路數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)線；步驟六在完成每一路數(shù)據(jù)線的描述和繪制后，再對各路數(shù)據(jù)線的起始時(shí)間進(jìn)行一致 性處理，獲得各種傳感信號在同一時(shí)間的對應(yīng)波形，其處理方法是由于多路A/D采用“輪詢”方式等間隔采樣，需要將插值后各路A/D信號從T。處截?cái)啵?即舍去T。前的數(shù)據(jù)，將T。作為新的時(shí)間0點(diǎn)，T。計(jì)算公式如⑷式所示，式中T為采樣周 期，CN為參與采樣的A/D通道數(shù)；At的計(jì)算如(5)式所示，其中T為采樣周期
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部多路信號同步獲取方法，其特征在于在 步驟五中，插值后，各路A/D采樣信號在一定誤差范圍內(nèi)得以重構(gòu)，各數(shù)據(jù)點(diǎn)間，包括采樣 和插值點(diǎn)間的時(shí)間差縮短為T/k，即時(shí)間分辨率為= T/k。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部多路信號同步獲取方法，其特征在于步 驟四中，所述“分段插值”處理是先將每一路數(shù)據(jù)分段，每一段數(shù)據(jù)包含32個(gè)采樣點(diǎn)，采用sine插值法對每段數(shù)據(jù)進(jìn)行 插值，插值公式如下
全文摘要
一種機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部多路信號同步獲取方法，其特征在于是按下列步驟進(jìn)行各路傳感器分別輸出信號到數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)器的各個(gè)A/D通道；各路采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)器；將所有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)導(dǎo)出到電腦中，將各路A/D通道采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)分離，分別保存于一個(gè)文件中，每一個(gè)文件對應(yīng)存放一路所述采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；對每一路采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行“分段插值”處理，將離散序列連接起來，組成每一路數(shù)據(jù)的分段數(shù)據(jù)線；將每段插值后的分段數(shù)據(jù)線連接起來，形成每一路數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)線，再對各路數(shù)據(jù)線的起始時(shí)間進(jìn)行一致性處理。發(fā)明的顯著效果是具有“小體積”的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)在封閉、狹小的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中同步獲取多路A/D信號，并能保證實(shí)測多路信號達(dá)到時(shí)間同步。
文檔編號H03M1/12GK102664630SQ20121012863
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者劉曉明, 徐馭航, 王亮, 王姍姍, 胡磊, 邵毅敏, 韓術(shù) 申請人:重慶大學(xué)