專利名稱：一種用于動(dòng)平衡測(cè)量的整周期采樣的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號(hào)采樣處理領(lǐng)域，尤其涉及一種動(dòng)平衡測(cè)量系統(tǒng)中的整周期采 樣的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械(汽輪機(jī)、水輪機(jī)、發(fā) 電機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、離心壓縮機(jī)等機(jī)械設(shè)備)的工作轉(zhuǎn)速愈來愈高。若轉(zhuǎn)子的不 平衡量大，會(huì)影響設(shè)備的使用壽命，甚至造成重大事故。因此，轉(zhuǎn)動(dòng)零件及轉(zhuǎn)動(dòng) 機(jī)械的平衡校正和故障診斷問題就越發(fā)顯得重要。動(dòng)平衡測(cè)量和故障診斷都是通 過對(duì)振動(dòng)信號(hào)的分析與處理來實(shí)現(xiàn)的，采用FFT變換或者小波變換等先進(jìn)理論進(jìn) 行動(dòng)不平衡量的提取或者故障特征值的提取，可以大大提高測(cè)量和診斷的精度。 在FFT或小波變換中，需要在旋轉(zhuǎn)機(jī)械一個(gè)周期內(nèi)均勻提取若干個(gè)振動(dòng)數(shù)據(jù)(32 個(gè)，64等)。因?yàn)閃indows是非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，在PC機(jī)的Windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn) 整周期采樣比較困難。目前，整周期采樣的方式大多采用自行開發(fā)的專用的采集 系統(tǒng)，將整周期采樣的數(shù)據(jù)通過通信端口傳給PC機(jī)，然后在PC機(jī)上進(jìn)行復(fù)雜的 計(jì)算。這種方式不但開發(fā)周期長，開發(fā)成本高，并且不不夠靈活。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于PC機(jī)和通用數(shù)據(jù)釆集卡硬件環(huán)境，在 Windows操作系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)信號(hào)整周期采樣的方法，具體的技術(shù)方案是， 一種整周 期采樣的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟
預(yù)置采樣周期和采樣的時(shí)間段；
啟動(dòng)采樣鍵相信號(hào)和模擬信號(hào)；
將所述鍵相信號(hào)和所述模擬信號(hào)的采樣結(jié)果按照各自的采樣順序放入相應(yīng)的 數(shù)組；
從所述鍵相信號(hào)的采樣結(jié)果對(duì)應(yīng)的數(shù)組中査找上升沿，如果不能找到兩個(gè)連 續(xù)的上升沿，則增大采樣時(shí)間段減小采樣頻率，如果找到了兩個(gè)連續(xù)的上升沿， 則記錄下兩個(gè)上升沿時(shí)刻對(duì)應(yīng)的數(shù)組下標(biāo)；
計(jì)算轉(zhuǎn)速；
按照下標(biāo)提取模擬信號(hào)數(shù)組中對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)作為一個(gè)整周期內(nèi)的數(shù)據(jù)； 從整周期數(shù)據(jù)中均勻挑選出所需數(shù)據(jù)。
本發(fā)明是在PC機(jī)和數(shù)據(jù)采集卡的硬件基礎(chǔ)上，在WINDOWS操作系統(tǒng)上 實(shí)現(xiàn)了對(duì)于機(jī)械轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的整周期采樣，降低了動(dòng)平衡測(cè)量系統(tǒng)的開發(fā)成 本，提高了系統(tǒng)的靈活性。


圖1是本發(fā)明方法的實(shí)現(xiàn)流程圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。 本發(fā)明是在PC機(jī)的Windows環(huán)境下，通過通用PCI數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)對(duì)外部 信號(hào)的整周期采樣。即利用通用PCI數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)的精確定時(shí)器實(shí)現(xiàn)高速定時(shí)采 樣，結(jié)合PC機(jī)中軟件提取的方法得到整周期采樣的數(shù)據(jù)。外部輸入信號(hào)為鍵相 信號(hào)和若干路模擬信號(hào)，同時(shí)對(duì)鍵相信號(hào)和模擬信號(hào)進(jìn)行高速采樣，利用鍵相脈 沖的上升沿作為標(biāo)志信號(hào)，來提取整周期內(nèi)的若干個(gè)數(shù)據(jù)。
如圖1所示，采樣前先預(yù)置采樣頻率和采樣持續(xù)的時(shí)間段，這里預(yù)置的值是 根據(jù)被測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速來粗略估計(jì)的，預(yù)置的采樣頻率要略高于旋轉(zhuǎn)機(jī)械頻率 的5000倍，采樣時(shí)間要略大于旋轉(zhuǎn)機(jī)械周期的2倍。系統(tǒng)采樣啟動(dòng)后可以根據(jù)
旋轉(zhuǎn)機(jī)械的實(shí)際轉(zhuǎn)速來自動(dòng)調(diào)整采樣頻率和采樣的時(shí)間段。
各信號(hào)的采樣數(shù)據(jù)分別按照順序放入數(shù)組，數(shù)組的下標(biāo)表示采樣的序號(hào)，從 鍵相信號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)組中查詢兩個(gè)連續(xù)的上升沿，記錄兩個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的數(shù)組的下標(biāo)
值，記作n1,n2，旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速可以按照下式計(jì)算出,60f/(n2-n1)，其中f為數(shù)
據(jù)采集卡的采樣頻率。然后在模擬信號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)組中取出小標(biāo)位于n1,n2之間的
數(shù)據(jù)，放入新的數(shù)組中。根據(jù)需求的一個(gè)周期內(nèi)的數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，從新數(shù)組中均勻 挑選出若干個(gè)數(shù)據(jù)，均勻挑選的過程中遇到下標(biāo)不是整數(shù)的時(shí)候，可以采用四舍
五入的方式取整數(shù)，由此引起的誤差較小，因?yàn)橐粋€(gè)周期越有5000個(gè)采樣數(shù)據(jù)，
誤差小于萬分之二。
如果采用預(yù)置的采樣時(shí)間段不能在一個(gè)周期內(nèi)找個(gè)兩個(gè)連續(xù)的上升沿，系統(tǒng) 會(huì)自動(dòng)增大采樣的時(shí)間段。如果一個(gè)周期內(nèi)的數(shù)據(jù)過少，即W -^過小，系統(tǒng)會(huì)
自動(dòng)增大采樣頻率來增加一個(gè)周期內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)。
由以上具體實(shí)施方式
的描述中可知，本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下特點(diǎn)(1) 對(duì)鍵相信號(hào)和模擬信號(hào)同時(shí)采樣，鍵相信號(hào)的作用有兩個(gè)獲得整周期的標(biāo)志信 號(hào)和計(jì)算旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速；(2)鍵相信號(hào)調(diào)理成標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)，通過AD通道 對(duì)鍵相信號(hào)進(jìn)行采集，保證與模擬信號(hào)的采集同步；。)根據(jù)測(cè)量得到的旋轉(zhuǎn)機(jī) 械的轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)整采樣的頻率。
權(quán)利要求
1、一種用于動(dòng)平衡測(cè)量系統(tǒng)的整周期采樣的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟 預(yù)置采樣周期和采樣的時(shí)間段； 啟動(dòng)采樣鍵相信號(hào)和模擬信號(hào)； 將所述鍵相信號(hào)和所述模擬信號(hào)的采樣結(jié)果按照各自的采樣順序放入相應(yīng)的數(shù)組；從所述鍵相信號(hào)的采樣結(jié)果對(duì)應(yīng)的數(shù)組中查找上升沿，如果不能找到兩個(gè)連續(xù)的上升沿，則增大采樣時(shí)間段減小采樣頻率，如果找到了兩個(gè)連續(xù)的上升沿，則記錄下兩個(gè)上升沿時(shí)刻對(duì)應(yīng)的數(shù)組下標(biāo)；計(jì)算轉(zhuǎn)速；按照下標(biāo)提取模擬信號(hào)數(shù)組中對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)作為一個(gè)整周期內(nèi)的數(shù)據(jù)；從整周期數(shù)據(jù)中均勻挑選出所需數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于動(dòng)平衡測(cè)量系統(tǒng)的整周期采樣的實(shí)現(xiàn)方法，包括預(yù)置采樣周期和采樣的時(shí)間段、啟動(dòng)采樣鍵相信號(hào)和模擬信號(hào)、將所述鍵相信號(hào)和所述模擬信號(hào)的采樣結(jié)果按照各自的采樣順序放入相應(yīng)的數(shù)組、從所述鍵相信號(hào)的采樣結(jié)果對(duì)應(yīng)的數(shù)組中查找上升沿、計(jì)算轉(zhuǎn)速、按照下標(biāo)提取模擬信號(hào)數(shù)組中對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)作為一個(gè)整周期內(nèi)的數(shù)據(jù)和從整周期數(shù)據(jù)中均勻挑選出所需數(shù)據(jù)等步驟。本發(fā)明是在PC機(jī)和數(shù)據(jù)采集卡的硬件基礎(chǔ)上，在WINDOWS操作系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)于機(jī)械轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的整周期采樣，降低了動(dòng)平衡測(cè)量系統(tǒng)的開發(fā)成本，提高了系統(tǒng)的靈活性。
文檔編號(hào)G01M1/22GK101363766SQ20081004268
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者張自強(qiáng), 李傳江, 茅紅偉 申請(qǐng)人:上海師范大學(xué)