大型旋转机械振动信号采集与处理系统的研究
基于VC++.net的振动信号的采集与分析系统的研究
基于 Ｖ ＋．ｅ 的振 动信 号 的采 集与分析 系统 的研 究 Ｃ＋ ｎｔ
Ｖｉｒ ｔ ｎ Ｄ ｔ ｑ ｉｉｏ ｎ ａｙ ｉ Ｂ ｓ ｄ ｏ ｂ ａ ｉ ａ ａ Ａｃ ｕｓｔ ｎ ａ ｄ Ａｎ ｌｓｓ ａ ｅ ｎ ＶＣ ＋＋． ｅ ｏ ｉ ｎ ｔ
控 、遥测遥感等测控领域和其 他方面有很重要 的 应用。高速数据 采集、高 速数据处 理和采集精 度 是影响振动信 号采集和分析 系统的重要 因素。本 系统使用 Ｒ Ｈ ３ １ Ｂ ８５ 数据采集卡和采用Ｖ ＋ ．ｅ Ｃ ＋ ｎｔ 编 程语言很好地完成了振动信号采集和分析的要求 。 在振 动 信 号 采 集 与 分 析 的 研 究 中 ，文 献 ［－］具有代表性。文献 ［ ，２ １ ５ １ ］提出了在 Ｍ Ｔ Ａ． Ｌ Ｂ环境下的实时数据采集 的研究 的方法 ，文献 Ａ ［ ， ］提 出 了使 用 Ｖ ３ ４ Ｂ编程 语 言对某 个 具体 的 零件或者机器设计的振动数据采集与分析系统。 再
４ 结论
齿轮箱的故障形式是多种多样的，故 障主要集 中在齿轮、轴承、轴和箱体等几个主要部件上 ，各
个部 件均有其 典 型 的故 障特征 与频 率特 点 。通过 监
［ ］陈长征 ，胡立新 ，周勃 ，费朝 阳．设备振 动分析与故障 ２ 诊断技术 ［ ．北京 ：科学 出版社 ，２０ ：３８～ ４ Ｍ］ ． ７ ２ ３１ Ｏ ［ ］徐跃进．齿轮 箱 中齿轮故 障 的振动分 析 和诊断 ［ ］ ３ Ｊ． 机械设计 ，２０ ，２ （２ ：６ ７ ０ ９ ６ １ ） ８～ １ ［ ］梅 宏斌 ．滚动 轴承振 动监 测 与诊 断 ［ ．北京 ：机 ４ Ｍ］
七 －＇ ６ 女 －＂ ６ 七 七 － ６＂
判断。振动蕴含 了丰 富的机 械设备异常和故 障信 息 ，机械振动信号 的特征分析 是机械故 障诊 断和 状 态检 测 的重 要组 成部 分 。
机械系统的振动信号处理与分析
机械系统的振动信号处理与分析振动是机械系统中常见的现象之一，它反映了系统内部的运动和变化。
因此，对机械系统的振动信号进行处理和分析，可以帮助我们了解系统的运行状态、故障原因以及优化设计。
一、振动信号的获取与处理要进行振动信号的处理与分析，首先需要获取振动信号。
常见的获取方式有加速度传感器、振弦传感器、振动接头等。
这些传感器可以将机械系统的振动转化为电信号，并输出到数据采集设备中。
在进行振动信号处理之前，我们需要进行预处理。
预处理包括滤波、抽取等操作，旨在去除噪声、减小数据量，提高信号的质量。
常见的滤波方法有低通滤波、带通滤波等，可以根据实际需要选择合适的滤波器和参数。
二、振动信号的特征提取与分析在获得干净的振动信号后，我们需要对其进行特征提取与分析。
振动信号的特征包括幅值、频率、相位等，通过分析这些特征可以了解振动信号的性质与变化规律。
幅值是振动信号的大小，可以反映系统的振动强度。
通过计算振动信号的均方根值、峰值等指标，可以获得信号的幅值特征。
频率是振动信号的变化速度，可以反映系统的运行状态。
通过傅里叶变换、小波变换等方法，可以将振动信号从时域转换到频域，进而得到信号的频率特征。
相位表示振动信号的相对位置关系，可以通过相关分析等方法得到。
三、振动信号的故障诊断与预测振动信号处理与分析可以用于机械系统的故障诊断与预测。
通过对振动信号的特征进行分析，我们可以识别出常见的故障模式，如轴承故障、齿轮故障等。
不同的故障模式在振动信号上表现出不同的特征，通过比较故障信号与正常信号的差异，可以判断系统是否存在故障。
此外，振动信号处理与分析还可以用于故障预测。
通过对机械系统的振动信号进行长期监测，可以建立故障预测模型，并预测系统的寿命和故障发生的时间。
这对于制定维护计划和提前采取措施具有重要意义，可以减少故障带来的停机时间和维修成本。
四、振动信号处理与分析的应用领域振动信号处理与分析广泛应用于工业领域。
在制造业中，通过对机械设备的振动信号进行监测与分析，可以实现设备状态的实时监控与故障预测，提高设备的稳定性和可靠性。
机械振动信号处理与故障诊断分析
机械振动信号处理与故障诊断分析振动信号是机械运行中普遍存在的一种信号，它包含了机械系统的瞬态、稳态和周期随机特征信息。
通过对机械振动信号的处理和分析，可以有效地诊断出机械系统中存在的故障，并提供正确的维修措施。
本文将探讨机械振动信号处理与故障诊断分析的方法和应用。
一、振动信号的采集与处理振动信号的采集是进行信号处理与故障诊断的基础。
常见的振动传感器有加速度传感器、速度传感器和位移传感器。
其中，加速度传感器是最常用的一种。
传感器通过与机械系统的连接，将振动信号转换为电信号，并进一步传输到振动分析仪器中进行处理。
振动信号处理的目标是从庞杂的信号中提取出有用的信息，一般包括时域分析、频域分析和时频域分析三个方面。
时域分析主要通过计算信号的幅值、均值、方差等统计量来描述信号的时域特征；频域分析则通过对信号进行傅里叶变换，将信号转换到频域进行频谱分析；时频域分析则结合了时域和频域的信息，可以更直观地观察信号的瞬态特征。
二、故障特征分析与诊断在振动信号处理的基础上，进一步分析振动信号中存在的故障特征，从而诊断出机械系统中的故障。
常见的故障特征有以下几个方面。
1. 频谱分析：通过对振动信号进行频谱分析，可以观察到频谱图中的峰值和频率分布情况。
不同类型的故障在频谱图上呈现出不同的特征频率，比如齿轮啮合频率、轴承特征频率等。
通过对频谱图的分析，可以快速确定故障类型。
2. 波形分析：振动信号的波形可以直观地反映机械系统中的运动状态。
对波形进行分析，可以观察到振动信号的峰值、波形变化规律等。
比如，当齿轮齿面出现磨损时，振动信号的波形将发生变化，出现明显的振动峰值。
3. 轨迹分析：轨迹分析是通过对振动信号进行相位图分析，展示机械系统中不同零件的运动轨迹。
通过观察轨迹图的变化，可以找到故障信号与正常信号的区别。
比如，当轴承发生故障时，轨迹图可能呈现出明显的离心现象。
4. 频率变化分析：随着故障的发展，机械系统中的故障频率也会发生变化。
旋转机械振动监测和分析
在轴承座等 非转 动部件上 的振动变化并不 十分 明
显， 如果不 是直 接测 量转子 的振 动 ， 这些 故障易 被忽
略。 ２ ２旋 转机械 振 动测试 系统 ．
进行分析处理， 从不 同角度为状态监测 、 障诊断、 故 动平衡或其它试验研究 目的提供必要 的信息。
旋转机械振动测试系统如图 １ 所示。测试系统
中、 油膜涡 动及振 荡 、 润滑油 中断 、 推力 轴承损 坏 、 轴
测为基础的故障诊断和预测技术得到推广 与应用。 这种技术 的发展 ， 将使设 备 的维修方 式从传 统 的 “ 事故维修” 定期维修 ” 和“ 过渡到“ 预知性维修 ” ， 从而大大提高设备的年利用率 ， 减少停机维修时间 ， 降低维修费用 ， 同时也减少了备件库存量。此外 ， 旋
中图分类号 ： ３ ９ ０２
１ 振动状态在线监测及预测维修
旋 转机 械 的振动监 测是 设备 运转状 态监 测的重 要 组成 部分 。随着 生 产 技 术 的发 展 ， 种 以状 态 监 一
膜 轴 承 、 动轴承或 其 它类 型轴 承支 承 在轴 承座 或 滚
机壳、 箱体及基础 等非转 动部件上 ， 构成 了所谓 的 “ 转子 一 支承系统” 。一台旋转机械能否可靠地工 作主要决定 于转子 的运 动是否正常。大量事实表 明， 旋转机械的大多数振动故障是与转子直接有关 。 比如由质量不平衡、 转轴的弯曲或热变形、 轴线不对
一
转子或转轴 ， 在进行振动测量 和信号分析时 ， 也 总是 将振 动与 转动 密 切 结合 起 来 ， 以给 出整 个 转 子
运动 的某些 特 征 。 ．
２ １旋 转 机械 的振 动 问题 ．
峰振幅达 ０ ４— ．ｍ ． ０５ ｍ。如果 以轴承座的振幅为
大型旋转机械轴承振动故障诊断与治理措施的研究
摘
要 ： 针 对 某 大 型 旋 转 机 械 轴 承 座 振 动 量 严 重 超 过 标 准 的 情 况 ， 利 用 ＣＤ Ｓ２ ０ 便 携 式 动 态 信 号 测 试 分 析 系 统 进 行 Ｍ ．０ ０
了 现 场 数 据 采 集 、幅 值 域 分 析 和 频 谱 分 析 ， 得 出 了故 障 产 生 的 部 位 、原 因 ． 根 据 分 析 的 结 果 ， 进 行 了维 修 和 调 整 ， 使
轴 承 座
图 ｌ 滑 动 轴 承 的 装 配 图
轴 承 损 坏 的 原 因 并 非 主 要 是 由材 料 失 效 或 设 计 引起 ，而 常 常 是 由装 配 缺 陷 引 起 ．轴 瓦 的过 盈 度 对 滑 动 轴 承
有 很 大 的 影 响 ， 为 了保 证 轴 瓦 和 瓦 盖 的 贴合 良好 ，轴 瓦 与 瓦 盖 的配 合 必 须 是 过盈 配 合 ， 过 盈 度 过 小 ， 往 往 会 使
承 载 能 力 强 等 优 点 ， 因 此 被 广 泛 的 应 用 于 转 速 高 ，支 撑 定 位 精 度 高 ， 承 受 巨大 振 动 和 冲 击 载 荷 ，要 求 支 承 为 剖
分 结 构 等 场 合 ，其 装 配 结 构 如 图 ｌ 示 ． 所
双 头 螺 栓
部 分 轴 瓦 轴 承 盖
号测 试 分 析 系 统 ”对 风 机 进 行 了现 场 测试 分 析 ，把 记录 的 数 据 进 行 了幅 值域 分 析 、 频域 分 析 等 ， 根 据 现 场 实 际
情 况得 出 该 机 组 的故 障 原 因是 检 修 时 轴 瓦 与 瓦 盖 间 的 间 隙 过 量 ，根 据 结 论 ，进 行 实 验性 调 整 装 配 间 隙 量 ， 重 新
旋转机械故障诊断中的信号处理技术综述
旋转机械故障诊断中的信号处理技术综述近年来，旋转机械被广泛应用于生产制造，其可靠性和经济性是决定其成败的重要因素。
由于旋转机械设备的故障频繁，因此故障诊断技术成为关键的技术。
旋转机械诊断需要捕获机械结构振动信号，发现故障信号，然后确定故障的性质并采取有效的补救措施。
信号处理是旋转机械故障诊断的关键技术，可以有效地提取载荷和环境噪声之间的相关信号并建立有效的诊断信号模型。
因此，以下将综述旋转机械故障诊断中的信号处理技术。
首先，介绍旋转机械故障诊断中的基本概念。
旋转机械故障诊断的基本原理是采集、处理和分析机械振动信号，以检测和排除故障。
通常采用模拟传感器或数字传感器来采集振动信号，其输出可以经过滤波、快速傅里叶变换（FFT）和其他信号处理技术处理，从而可以更好地提取振动信号的有用信息。
其次，介绍旋转机械故障诊断中常用的信号处理技术。
信号处理技术是一种技术，可以提取有用的信息，并且很容易进行故障诊断。
其中常用的信号处理技术有功率谱分析、小波变换、时域特征量分析和模式识别等等。
其中功率谱分析法将振动信号转换成功率谱，可以识别出振动信号的强度，用于识别机械故障。
小波变换可以分析振动信号的频率特性，可以很好地提取振动信号的相关信息。
时域特征量分析是分析一般时域信号特征的技术，可以用来识别振动信号的基本性质。
模式识别是分析机械故障的重要技术，可以应用于故障类型的识别和故障源的定位。
此外，还介绍了故障诊断中的自适应信号处理技术。
自适应信号处理是一种技术，它可以通过不断学习来提高系统性能，使模型根据实际情况进行变化。
它可以有效处理复杂和模糊的旋转机械故障信号，有效减少噪声的影响，提高故障诊断的准确性。
最后，本文结论如下。
旋转机械故障诊断中信号处理技术可以有效提取载荷和环境噪声之间的相关信号，以及从复杂和模糊的旋转机械故障信号中提取有用信息。
自适应信号处理技术是一种重要的技术，可以有效减少噪声并提高故障诊断的准确性。
机械工程中的信号处理与控制技术研究
机械工程中的信号处理与控制技术研究机械工程是一门涉及多个学科领域的学科，其中信号处理与控制技术是机械工程中极为重要的一部分。
信号处理与控制技术的研究旨在通过对机械系统中的信号进行分析和处理，实现对机械过程的监测、控制和优化。
一、信号处理技术在机械工程中的应用信号处理技术在机械工程中的应用非常广泛。
首先，在机械系统中，各种传感器可以实时采集到大量的信号数据，如温度、压力、振动等。
这些数据需要经过信号处理，提取出有用的信息。
通过对信号的滤波、去噪和特征提取等方法，可以准确地识别出故障信号，判断机械系统的工作状态。
同时，信号处理技术还可以应用于机械系统中的图像处理，对机械系统的结构和运动进行分析和识别。
其次，信号处理技术在机械工程中的应用还包括自适应控制和智能控制。
自适应控制是指根据机械系统的运行状态和外部环境的变化，调整控制器的参数以实现对机械系统的自动控制。
智能控制技术则是在自适应控制的基础上，引入了人工智能算法，通过学习和优化，实现对机械系统的智能控制。
这种控制方式可以提高机械系统的性能和稳定性，提高生产效率。
二、信号处理技术在机械故障诊断中的应用信号处理技术在机械故障诊断中有着广泛的应用。
通过对机械系统中的振动信号进行分析和处理，可以对机械系统的运行状态进行监测和预测，及时判断和预测机械故障。
例如，在机械转子的故障诊断中，通过对振动信号的时频分析和特征提取，可以提取出转子的故障特征，进而判断转子是否存在裂缝、松动或不平衡等问题。
此外，信号处理技术还可以应用于机械系统的故障模式识别和故障诊断。
通过对大量机械系统的故障数据进行采集和分析，建立故障模式数据库，并利用机器学习算法进行故障诊断模型的建模和训练，可以实现对机械系统故障的自动诊断和预测。
三、信号处理与控制技术在机械系统优化中的应用信号处理与控制技术在机械系统的优化中也起着重要的作用。
通过对机械系统的实时数据进行监测和分析，可以识别出机械系统中存在的问题和不足之处。
关于大型旋转设备故障诊断系统的探讨
１ Ｃ＋ ｕｌｅ 的 特 点 ＋Ｂ ｉ ｒ ｄ
ｃ ＿ Ｂ ｉ ｅ 以 ｃ 语 言 为 基 础 ， 并 加 入 许 多 对 象 的概 念 及 斗 ｕｌ ｒ 卜 ｄ Ｗｉ ｏ ｓ Ｕ 有 关的功 能， ｎ ｗ Ｇ Ｉ ｄ 其特 点： １ 基于对 象 （ ｂ ｃ ｄ Ｂ ｓｄ 的 （） Ｏ ｊ ｔ － ａｅ ） ｅｅ 程序 设计 ；２ 输 出入接 口设计 简单 ：３ 提 供一流 的开发 环境 ；４ 提 （ ） （ ） （ ） 供最标准的 ｃ Ｃ ＋开发工具；５ ／＋ （ ）提供丰 富的组件 与最 强劲的调试工 具 ；６提供最佳的数据库开发工 具：７提供最好 的分布式应用系统开 （ ） （ ） 开发工具；１） （０ 轻松编写 Ｗｉ ｏ ｓ Ｔ ｅｖ ｅ ｎ ｗ Ｎ Ｓ ｒｉ ｓ ｄ ｃ。 开发 工具 ，并 能与数 据 库存 取 、 ｔ ｎ ｔ Ｃ ／ Ｉ ｅ ｅＴ Ｐ Ｉ ｎ ｒ Ｐ等 Ｖ Ｌ组件 结合 ， Ｃ
２ 设 备 故 障 诊 断 分 析 …
２＿ 滑 动轴 承的 固有频 率 １
落， 非常 容 易 由峰值 的变 化检 测 出来 。
３２ ． 波 峰 系 数 法
所谓 波 峰系 数 ，是指 峰值 对 Байду номын сангаас效 值 的 比。在 轴承 异 常 的检 出
滑 动轴 承在 工作 时 ，轴 瓦之 间可 能产 生冲 击 而诱 发轴 承 各元 中 ， 如前 所 述 ， 对表 面剥 落 或伤 痕 引起 的 的瞬 时冲 击 振 动 ， 值 比 峰 件 的 固有振 动 。 由于各轴 承元 件 的 固有频 率仅 取 决于 本身 的材 料 、 有效 值 的反应 灵 敏 。 用峰 值系 数就 是 利用 这一 性质 。 使 正常 时 ， 轴 外 形和 质量 ， 而和 轴的 转速 无关 。 因 （ ） 瓦 的 固有 频 率为 ： １轴 承振 动 的波峰 系 数约 为 ５ 相反 ， ， 当轴承 有伤 痕 时 ， 时达 到 几十 。 有
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Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｚ ｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｓ ｃ ｉ － Ｔ ｅ ｃ ｈ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ｖ ｏ ｌ ． ２ ２ ，Ｎ ｏ ． ２ ， Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ ０ ５ 文章编号： １ ０ ０ ９ － ４ ７ ４ １ （ ２ ０ ０ ５ ） ０ ２ － ０ １ ５ ４ － ０ ３
大型旋转机械振动信号采集与处理系统的研究
楼建忠‘ ， 杨世锡‘ ， 马 丽２
（ １ ． 浙江大学机械与能源学院， 杭州 ３ １ ０ ０ ２ ７ ； ２ ． 浙ｘ人才专修学院， 杭州 ３ １ ０ ０ ０ ６ ） 摘 要： 在大型旋转机械状态监测中， 信息量非常大， 对信号的实时性要求非常高， 这对采集系统提 出了更高的
２ ． ３ Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｖ Ｃ ５ ４ ０ ２ 和接口 芯片Ｐ Ｃ Ｉ ９ ０ ５ ４ 的通讯［ ａ ｌ
应用 目标接口芯片 Ｐ Ｃ Ｉ ９ ０ ５ ４的接口电路设计， 使高速的Ａ ／ Ｄ转换器有高速的总线与其相匹配， 有效的解
决了数据的实时传输和存储问题 ， 为信号的实时处理提供了方便。 Ｐ Ｉ 是一个 ８ 位 Ｖ Ｃ ５ ４ ０ ２ 和接口芯片 Ｐ Ｃ Ｉ ９ ０ ５ ４ 是通过 Ｖ Ｃ ５ ４ ０ ２ 的主机接口（ Ｈ Ｐ Ｉ ） 来实现数据的交换的。该 Ｈ 并且 Ｖ Ｃ ５ ４ ０ ２ 为Ｈ Ｐ Ｉ 的双向并行口， 使主机可以通过 Ｈ Ｐ Ｉ 口自由地读写 Ｖ Ｃ ５ ４ ０ ２ 片内 Ｒ Ａ Ｍ的任何一个空间， 口提供了专门的中断线 ， 这样两个系统可以通过控制信息交互。 个端 口上 Ｈ Ｐ Ｉ 为上层系统的访问提供了４ 个端 口， 这４ 个端 口由 Ｈ Ｃ Ｎ Ｔ Ｌ ｌ 和Ｈ Ｃ Ｎ Ｔ 功 来寻址。通过这 ４ Ｈ Ｐ Ｉ Ｄ Ｓ 来分别连续 层系统可以读写 Ｈ Ｐ Ｉ 的地址寄存器 Ｈ Ｐ Ｉ Ａ和控制寄存器 Ｈ Ｐ Ｉ Ｃ ； 通过另外两个端 口 Ｈ Ｐ Ｉ Ｄ Ｃ ， 或单个的读写 Ｖ Ｃ ５ ４ ０ ２ 存储器中的数据。 总线一次读操作中时序变化情况如图 ５ ， 数据传 ＣＩ Ｋ 输过程中的握手和等待控制信号主要由帧周期信号
许信号 Ｇ Ｎ Ｔ＃仲裁。Ｆ Ｒ Ａ Ｍ Ｅ＃和 Ｉ Ｒ Ｄ Ｙ＃定义了总 线的忙／ 闲状态， 当其中一个有效时， 总线是忙的； 两
Ｉ ＲＤＹ＃ ＴＲＤＹ＃
ＤＥＶＳ ＥＬ＃
个都无效时， 总线处于空闲状态。一旦 Ｆ Ｒ Ａ Ｍ Ｅ ＃ 信 号设置无效， 在统一传输器件不能重新设置。除非设置 Ｉ Ｒ Ｄ Ｙ ＃ 信号， 一般情况下不能设置 Ｆ Ｒ Ａ Ｍ Ｅ ＃ 信号无
） ， 男， 浙江诸暨人， 硕士研究生 ， 从事大型旋转机械状态监测和故障诊断研究。
第 ２期
楼建忠等 ： 大型旋转机械振动信号采集与处理系统的研究
系统的运行过程： 现场信号经过调理电路模块， 实现了滤波、 放大和交直流隔离， 其中交流部分在键相信 号的触发下进行 Ａ ／ Ｄ转换 ， 连续地写人 Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ存储器中， 并在一定的条件下 ， 被读人 Ｄ Ｓ Ｐ信号处理器中。在 Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ中固化了程序代码和数据表 ， 而Ｄ Ｓ Ｐ 片内 Ｒ Ｏ Ｍ中固化了引导加载程序（ Ｂ ｏ ｏ ｔ ｌ ｏ ａ ｄ ｅ ｒ ） ， 加电复位后 ， Ｄ Ｓ Ｐ 启动这一程序， 将片外 ８ 位宽的 Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ内容拼成 １ ６ 位的程序指令放在 Ｄ Ｓ Ｐ片内和片外的高速 Ｒ Ａ Ｍ中， 使 得执行速度大大提高。通过 Ｐ Ｃ Ｉ 总线的高速数据通道， 不仅可以将信号处理的结果直接实时的传送到计算 机内存中加以保存 ， 还可以利用图形用户界面对信号处理的结果进行更进一步的分析和处理， 为实现高速实
增加电压转换膜块 ， 否则容易损坏 Ｄ Ｓ Ｐ 器件。
３ 结束语
Ｐ 本设计结合 Ｃ Ｉ ９ ０ ５ ４ 强大的功能和简单的用户接 口， 利用 Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｖ Ｃ ５ ４ ０ ２ 强大的运算处理能力 ， 可以将 高速采集与实时处理结合在一起， 同时利用 Ｍ Ａ Ｘ １ ２ ５ 进行 Ａ ／ Ｄ转换， 改善了高速数据采集系统的性能， 提高
Ｆ Ｒ Ａ Ｍ Ｅ ＃、 主设备准备好信号 Ｉ Ｒ Ｄ Ｙ ＃、 从设备准备
好信号 Ｔ Ｒ Ｄ Ｙ＃ 和设备选择信号 Ｄ Ｅ Ｖ Ｓ Ｅ Ｌ ＃ 组成。为
Ｆ ＲＡＭ Ｅ＃
ＡＤ
Ｃ／ ＢＥ＃
了避免 Ｐ Ｃ Ｉ 总线上信号接收和发送的时候占用总线 的冲突， 由总线占用请求信号 Ｒ Ｅ Ｑ＃和总线占用允
０ 引
言
目前我国有关工厂正在从对旋转机械的振动进行巡回检测、 定期检测及停机检修状况过渡到对机组进 行长期连续监测的阶段 ， 并进一步实现对机组的振动信号进行在线分析。在这些应用场合， 往往需要现场实 时采集及处理多路信号， 并要求满足一定的实时性， 这就对采集系统提出了非常高的要求。 与传统的 Ｉ Ｓ Ａ总线相比， Ｐ Ｃ Ｉ 总线具有最高工作频率为 ３ ３ Ｍ Ｈ ｚ ， 总线宽度为 ３ ２ 位， 数据传输速率可以达 到１ ３ ２ Ｍ Ｂ ／ ｓ ， 较高的数据吞吐率， 在一定意义上可以认为 Ｐ Ｃ Ｉ 总线解决了高性能的 Ｃ Ｐ Ｕ处理能力和低效的
Ｗ ２５
＋ ９ Ｖ Ｉ Ｎ
． ９ Ｖ
Ｒ １ ５ ２ ０ ２ Ｋ
Ｉ Ｕ Ｐ Ｕ Ｙ Ｉ 山 Ｉ Ｏ Ｒ Ｋ Ｂ Ａ Ｉ ｓ Ｍ ８ ７ Ｉ
１ ２ ０
ＲＣｌ ｌ 了毛 １７ｌｌ Ｋ 工
２１一 工 Ｋ － ｐ －－ 卜 －－ 注
系统结构之间的瓶颈问题。同时数字信号处理器具有强大的数据吞吐能力， 它用硬件来实现各种算法， 使得
处理数据效率大大提高， 且它具有性价比 高、 能耗低等特点， 非常适合用于实时监测的信号处理系统中〔 １ ， ２ １ ０
本文在结合本科研组为某厂开发的汽轮机组故障诊断系统现场运行的基础上， 为了能更好的实现实时 性和处理大信息量数据， 对系统硬件做了进一步的改进， 提出了用 Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｖ Ｃ ５ ４ ０ ２ 信号处理芯片和 Ｐ Ｃ Ｉ ９ ０ ５ ４
了 数据采集的速率， 使该系统能满足高速、 高效、 实时及方便的要求。随着 Ｐ Ｃ Ｉ 总线和Ｄ Ｓ Ｐ 处理器的普及与
应用 ， 这种结合方式相信会有比较广阔的前景。
参考文献 ：
［ Ｉ 〕 李贵山， 戚德虎 Ｐ Ｃ Ｉ 局域总线开发都指南 【 Ｍ ］ ． 西安： 西安电子科技大学出版社 １ ９ ９ ７ ．
图 ５ 总线读操作时序
效。一旦主设备设置了Ｉ Ｒ Ｄ Ｙ ＃ 信号， 直到当前数据结束为止， 主设备不能改变Ｉ Ｒ Ｄ Ｙ ＃ 信号和Ｆ Ｒ Ａ Ｍ Ｅ ＃ 信号
的状 态 。
２ ． ４ 电压转换［ １ ５ １ Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ Ｃ ５ ４ ０ ２采用低压工作， 其内核电压为 １ ． ８ Ｖ ， Ｉ ／ ０管脚电压为 ３ ． ３ Ｖ ， 而Ｐ Ｃ机插槽上只有 ５ Ｖ电源， 而且 Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ， Ｒ Ａ Ｍ和 Ａ ／ Ｄ都是 ５ Ｖ器件， 它们和 Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｃ ５ ４ ０ ２ 相连时必须经过电平转换， 所以必须在电路中
１ ２ ［ Ｌ Ｕ Ｆ ２ ３ ５ ４ Ｂ ７ ７ ６ Ｒ １ ０ Ｐ Ｋ ２ Ｆ １ ０ ， Ｌ Ｕ Ｆ ２ ３ ５ ４ ＣＦ ７ Ｏ Ｕ Ｔ Ｐ Ｕ Ｉ Ｂ
＝ ｏ Ｃ ０ ｏ ７ ｐ
３ Ｒ ０ ７ Ｋ ３ １ ０ ２ － Ｖ ４ Ｕ Ｃ ７ １ ２ ３ ０ ５ ８ Ａ １ ８ 了 Ｒ Ｉ Ｐ Ｏ ２ Ｋ Ｈ ７ １ ３ ２ Ｕ ２ ＇ Ｄ － ， Ｏ Ｕ Ｔ Ｐ Ｕ Ｔ Ｉ Ａ
［ ２ ］ Ｐ Ｃ Ｉ ９ ０ ５ ４ Ｄ ａ ｔ ａ Ｂ ｏ ｏ ｋ Ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ １ ． ０ （ Ｐ ｌ ｘ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ） ［ Ｓ ］ ， １ ９ ９ ９ ．
２ ０ ０ ５ 年
第２ ２ 卷
Ｄ Ｓ Ｐ 读数并处理数据的速度要比Ａ ／ Ｄ转换速度高得多， 它根据 Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ的状态决定如何读出数据。Ｄ Ｓ Ｐ的 Ｂ Ｉ Ｏ＃ 管脚与 Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ的空标志相连， Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ的满标志接 Ｄ Ｓ Ｐ的中 Ｉ Ｎ Ｔ Ｉ ＃（ 如图 ４ ） 。当 Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ不空时读 ， Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ空则 等待。当 Ｄ Ｓ Ｐ 任务较重时， Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ数据长时间没有被读走， Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ半满或全满时， 会向 Ｄ Ｓ Ｐ 发出一个中断信号， Ｄ Ｓ Ｐ 暂时停止当前的工作 ， 进人中断服务程序。若 Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ已满 ， 而Ｄ Ｓ Ｐ来不及处理时， 就会发生丢失 Ａ ／ Ｄ数 据的现象 ， 必须将 Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ清空以保证 Ｆ Ｉ Ｆ Ｏ中数据的完整性。
时信号处理打下良好的基础〔 ３ ］ ０
２ 关键部分电路的实现
２ ． １ 信号调理电路 在工业现场， 环境非常复杂， 会对传感器采集 信号 的原始振动信号产生很多干扰 ， 而且反映间隙电 压的直流量比较大， 反映振动量的交流量比较小 ， 交流分量 所以必须经过预处理 ， 包括滤波、 放大和隔直等， 图 ２ 调理电路图框架 将其振动信号调理到系统监测和分析所需要的要 求， 提高信噪比、 减少信号分析和处理的误差。信 号调理模块由隔交流电路 、 调零电路 、 放大电路和滤波电路等组成（ 如图 ２ ） 。从传感器输出的信号经过隔交 流电路后分离出直流分量 ， 该直流分量与原信号在减法电路中相减后 ， 得到交流分量 ， 放大电路对交流分量 进行放大， 以提高采样的精度， 而低通滤波器则将信号中不需要的高频成分滤掉， 预处理电路图见图 ３ ， 整个 预处理电路包括滤波、 放大 、 加法、 跟随和调零等部分 ， 其中关键部分是滤波电路和放大电路。
接口总线来组建信号采集系统的方法。
１ 数据采集和处理系统
本系统由信号调理电路、 Ａ ／ Ｄ转换电路、 Ｄ Ｓ Ｐ ， Ｐ Ｃ Ｉ 接口电路和电源电路等组成（ 如图 １ ） ０
键相信号
信号
图 １ 系统总体结构示意图