專利名稱：Usb振動數(shù)據(jù)采集的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
此處公開的主題涉及用于診斷機器的便攜式數(shù)據(jù)收集器和分析 器，更具體地，涉及具有用于高速傳輸數(shù)據(jù)的通用串行總線(USB)接 口的便攜式數(shù)據(jù)收集器和分析器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，旋轉(zhuǎn)的機器診斷需要大且笨重的測試裝備以及大量數(shù)據(jù) 來適當(dāng)?shù)卦\斷機器振動問題。龐大的測試裝備必須接近于電源工作并 且工作在惡劣環(huán)境下。設(shè)備必須被設(shè)計成具有與該大且笨重的測試裝 備相同的技術(shù)能力，但是在尺寸方面又必須是小型的，并且具有使用 電池工作至少6到8小時的能力。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供一種用于收集并分析振動數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。該 系統(tǒng)包括至少一個傳感器，用于感測振動并且產(chǎn)生對應(yīng)于所感測的 振動的電信號；通用串行總線(USB)通信設(shè)備，用于從該至少一個傳 感器接收對應(yīng)于所感測的振動的電信號，并且調(diào)節(jié)和對該電信號進行 采樣以產(chǎn)生條件信號；和數(shù)據(jù)收集器，用于接收該條件信號并且將該 條件信號存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中。
在另一個實施例中，提供一種振動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該便攜式系統(tǒng) 包括至少一個傳感器，用于感測振動并且產(chǎn)生對應(yīng)于所感測的振動 的電信號；通用串行總線(USB)通信設(shè)備，用于從該至少一個傳感器 接收對應(yīng)于所感測的振動的電信號，并且調(diào)節(jié)該電信號和對該電信號 進行采樣以產(chǎn)生條件信號；和數(shù)據(jù)收集器，用于接收該條件信號并且 將該條件信號存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中，該數(shù)據(jù)收集器包括被配置為向 該USB通信設(shè)備供電的電源。
在又一個實施例中，提供一種便攜式振動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該便攜 式系統(tǒng)包括至少一個傳感器，用于感測振動并且產(chǎn)生對應(yīng)于所感測 的振動的電信號；通用串行總線(USB)通信設(shè)備，用于從該至少一個傳感器接收對應(yīng)于所感測的振動的電信號，并且調(diào)節(jié)該電信號和對該
電信號進行采樣以產(chǎn)生條件信號；數(shù)據(jù)收集器，用于接收該條件信號 并且將該條件信號存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中，該數(shù)據(jù)收集器包括被配置
為向該USB通信設(shè)備供電的電源；和至少一組緩沖器，用于在將條件 信號存儲在該數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中之前臨時存儲該條件信號。
通過以下結(jié)合附圖的詳細描述，這些及其它優(yōu)點和特征將變得更 加明顯。


在該說明書的結(jié)束部分處的權(quán)利要求書中特別指出并且清楚地要 求了本發(fā)明的主題。通過以下接合附圖的詳細說明，本發(fā)明的上述及 其他目的、特征和優(yōu)點將更清楚，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的具有消耗低的功率量并且使 能高的數(shù)據(jù)吞吐量的USB通信設(shè)備的振動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的示意圖2是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的具有用于在將振動數(shù)據(jù)存儲 在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備之前臨時存儲振動數(shù)據(jù)的一組緩沖器的振動數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)的示意圖；以及
圖3是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的用于從多個傳感器傳輸原始 的模擬振動信號并且將該信號轉(zhuǎn)換為用于存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備上的自 述數(shù)據(jù)對象的方法的流程圖。
詳細的描述以舉例方式參考

本發(fā)明的實施例以及優(yōu)點和 特征。
具體實施例方式
示范性實施例針對一種用于收集并分析振動數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，其包括 作為根據(jù)一個實施例的系統(tǒng)的傳感器和計算機接口之間的主要通信鏈 路的USB接口。此外，在這些實施例中，根據(jù)一個示范性實施例，該 系統(tǒng)從多個傳感器連續(xù)地獲得原始的模擬振動信號，并且將該信號轉(zhuǎn) 換成自述數(shù)據(jù)對象(例如，數(shù)字數(shù)據(jù))用于存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備(例 如，非易失性固態(tài)器件)上，同時保持高速的數(shù)據(jù)傳輸。USB接口消 耗低的功率量并且仍然有效地提供高速的數(shù)據(jù)吞吐量。
為了更好地理解本發(fā)明及其操作，現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，圖l示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示范性實施例的便攜式振動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)10。該系統(tǒng) 包括一個或多個傳感器12、 USB通信設(shè)備14和數(shù)據(jù)收集器設(shè)備16。 為了簡化的目的，此處將一個或多個傳感器12描述為多個傳感器12。 但是，應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的示范性實施例中可以使用單個傳感器。
多個傳感器12被配置為連續(xù)地感測由工作機器(未示出)產(chǎn)生的 振動或原始模擬振動信號，這些信號被描述為線18。多個傳感器12 產(chǎn)生與原始模擬振動信號或感測的振動相對應(yīng)的電信號。多個傳感器 12的每一個的一端靠著該機器放置以感測振動，振動常常指示機器的 狀況，而多個傳感器12的每一個的另一端相應(yīng)地經(jīng)由信號線20耦合 到USB通信設(shè)備14。盡管將信號線20描述為單個線，但是應(yīng)當(dāng)理解， 這些單個線中的每一個也可以表示絞合線對或無線通信。當(dāng)然，用于 發(fā)送感測的振動信號的其它合適的通信方式可以用于其它示范性實施 例中，不應(yīng)該局限于這里示出的配置。
根據(jù)一個非限制的示范性實施例，多個傳感器12的每一個包括振 動換能器。在其它示范性實施例中，多個傳感器12中的每一個還可以 包括近程傳感器、速度計、加速度計、或任何其它能夠感測振動的傳 感設(shè)備。圖1示出了用于感測振動的四個傳感器。但是，應(yīng)當(dāng)理解， 根據(jù)應(yīng)用可以使用少于或多于四個傳感器來感測振動，不應(yīng)該局限于 如圖所示的配置。
根據(jù)一個實施例，USB通信設(shè)備14包括USB接口 22和數(shù)字信號 處理器(DSP) 24或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA) 。 USB通信i殳備14的 一端耦合到多個傳感器12，而USB通信設(shè)備14的另一端經(jīng)由USB連 接器26耦合到數(shù)據(jù)收集器16。 USB通信設(shè)備14可操作地從傳感器接 收電信號，并且被配置為經(jīng)由USB連接器26將振動數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)收 集器16。具體來說，DSP 24從傳感器12接收電信號，用于調(diào)節(jié)并對 該電信號進行采樣以產(chǎn)生條件信號，USB接口 22通過USB連接器26 將該條件信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)收集器16。根據(jù)一個示范性實施例，DSP 24 被配置為以不同的采樣率對原始模擬振動信號進行采樣。
USB接口 22可以是適合于以高速向數(shù)據(jù)收集器16傳輸數(shù)據(jù)同時 具有等同于更傳統(tǒng)的接口 (即，以太網(wǎng)、RS-232 )的功耗的任何傳統(tǒng) USB接口 22。 但是，USB接口 22具有當(dāng)不用時中止到數(shù)據(jù)收集器16 的能力，并且不需要單獨的電源來工作或因特網(wǎng)服務(wù)，這有時可能很難獲得。因而，由箭頭28描述的連續(xù)的數(shù)字振動數(shù)據(jù)流可以形成在 USB接口 22和數(shù)據(jù)收集器16之間，
DSP 24包括一個或多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器(未示出)，用于將模擬振動 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為自述數(shù)據(jù)對象或數(shù)字振動數(shù)據(jù)。根據(jù)一個實施例，DSP 24 被配置為從該數(shù)字振動數(shù)據(jù)中構(gòu)造振動數(shù)據(jù)分組作為條件信號，該條 件信號由USB接口 22發(fā)送到數(shù)據(jù)收集器16用于存儲和/或進一步的處 理。
數(shù)據(jù)收集器16可以是適合于收集振動數(shù)據(jù)的任何傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集 設(shè)備。在一個實施例中，數(shù)據(jù)收集器16包括機殼30和用于存儲振動 數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備32。根據(jù)一個非限制的示范性實施例，數(shù)據(jù)收集 器16是便攜式的。當(dāng)然，在其它示范性實施例中，數(shù)據(jù)收集器16可 以是固定的設(shè)備。根據(jù)一個非限制的實施例，數(shù)據(jù)存儲設(shè)備32是設(shè)置 于機殼30內(nèi)的固態(tài)設(shè)備。當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，可以使 用任何合適的數(shù)據(jù)存儲類型。數(shù)據(jù)收集器16包括中央處理單元(CPU) 34，用于控制數(shù)據(jù)收集器16的操作。在一個例子中，CPU 34解析 (parse )振動數(shù)據(jù)分組并且將振動數(shù)據(jù)存檔到數(shù)據(jù)收集器16的數(shù)據(jù)存 儲設(shè)備32中的適當(dāng)?shù)哪夸浿?。在另一個例子中，CPU 34執(zhí)行各種測 量(例如，抽取條件信號、數(shù)字濾波等)并且將輸出存儲在數(shù)據(jù)存儲 設(shè)備32中。CPU 34可以是被配置為用于執(zhí)行這里描述的方法和/或功 能的任何傳統(tǒng)處理單元。在一個示范性實施例中，CPU 34包括硬件和 /或具有計算機程序的軟件/固件的組合，當(dāng)加載該計算機程序并運行 時，允許CPU 34工作以使得它執(zhí)行這里描述的方法。
數(shù)據(jù)收集器16還包括電源36，用于向系統(tǒng)10中的部件提供電功 率。在一個實施例中，電源36是可再充電的電池，其可以保持足夠的 電力以使得用戶完成測試而不需要對電源36重新充電，同時在尺寸上 仍然很緊湊。例如，電源36可以是具有大約6到8小時的電池壽命的 可再充電電池。在另一個例子中，電源36可以是具有大約6到8小時 的電池壽命的不可再充電電池。應(yīng)當(dāng)理解，才艮據(jù)應(yīng)用，電源36可以是 任何尺寸的并且支持任何數(shù)量的電功率，不應(yīng)該局限于上面闡述的例 子。
根據(jù)一個實施例，數(shù)據(jù)收集器16的電源36經(jīng)由USB連接器26向 USB通信設(shè)備14及其部件提供電功率。因而，當(dāng)USB通信設(shè)備14耦合到數(shù)據(jù)收集器16的機殼30時，數(shù)據(jù)收集器16加電時，USB通信設(shè) 備14可以被加電。當(dāng)數(shù)據(jù)收集器16斷電或休眠時，USB通信設(shè)備14 處于相同的狀態(tài)，從而進一步最小化電源36的功率消耗。根據(jù)一個實 施例，電源36還可以有效地為多個傳感器12供電。在可替換的實施 例中，傳感器12由單獨的電源供電。
在一個示范性實施例，數(shù)據(jù)收集器16還包括用于在存儲在數(shù)據(jù)存 儲設(shè)備32之前臨時存儲振動數(shù)據(jù)分組的第一組緩沖器38和臨時存儲 解析的振動數(shù)據(jù)分組的第二組緩沖器40,如圖2所示。在此實施例中， 來自于USB接口 22的每個條件信號以連續(xù)方式存儲在第一組緩沖器 38中的一個緩沖器中。例如， 一個條件信號被存儲在第一緩沖器中； 下一條件信號被存儲在第二緩沖器中；等等。隨著第一組緩沖器38中 的緩沖器的填滿或一旦第一組緩沖器38充滿，則CPU 34從第一組緩 沖器38中一次一個地獲得條件信號并且解析該信號，并且以有序的方 式將解析的信號臨時存儲在第二組緩沖器40中。隨著第二組緩沖器 40中的緩沖器的填滿或一旦第二組緩沖器40充滿，則CPU 34從第二 組緩沖器40中獲得解析的信號并且以有序的方式將解析的信號存檔 到數(shù)據(jù)存儲設(shè)備32中。此過程是連續(xù)的，直到所有的數(shù)據(jù)都被保存在 數(shù)據(jù)存儲設(shè)備32上。預(yù)期僅僅單組緩沖器被用來臨時存儲解析的信 號。當(dāng)然，緩沖器組的數(shù)目可以根據(jù)應(yīng)用而變化，并且不應(yīng)該局限于 此處的配置。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)其它的示范性實施例，來自于USB接口 14的條件信號還可以不用被解析而被直接保存在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備32上。
現(xiàn)在參考圖3，現(xiàn)在將討論一種根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的用 于從多個傳感器傳輸原始的模擬振動信號并且將該信號轉(zhuǎn)換為用于存 儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備上的自述數(shù)據(jù)對象的方法。
在步驟IOO，多個傳感器12感測由工作機器產(chǎn)生的振動。多個傳 感器12產(chǎn)生與原始模擬振動信號相對應(yīng)的電信號。
在步驟102， DSP 24接收原始模擬振動，以及調(diào)節(jié)并對該信號進 行采樣以產(chǎn)生數(shù)字振動數(shù)據(jù)。DSP 24利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬振動數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換為數(shù)字振動數(shù)據(jù)。
在步驟104， DSP 24從數(shù)字振動數(shù)據(jù)中構(gòu)造振動數(shù)據(jù)分組作為條
件信號。
在步驟106， USB接口 22向數(shù)據(jù)收集器16發(fā)送條件信號(振動數(shù)據(jù)分組)。
在步驟108，數(shù)據(jù)收集器16解析該振動數(shù)據(jù)分組并且將解析的振 動數(shù)據(jù)分組存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備32中。
盡管已經(jīng)結(jié)合僅僅有限數(shù)目的實施例詳細描述了本發(fā)明，但是應(yīng) 當(dāng)容易地理解，本發(fā)明不局限于這樣公開的實施例。相反，可以修改 本發(fā)明以合并之前未描述的任何數(shù)量的變化、更改、替換或等效設(shè)置， 但是其相當(dāng)于本發(fā)明的精神和范圍。另外，盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的 各個實施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各方面可以僅包括所描述的實 施例中的一些。因此，本發(fā)明不應(yīng)被看作局限于前面的描述，而是僅 僅由所附權(quán)利要求書的范圍限制。
元件列表
10便攜式振動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
12傳感器
14 USB通信i殳備
16數(shù)據(jù)收集器設(shè)備
18模擬振動信號
20信號線
22 USB接口
24數(shù)字信號處理器(DSP) 26 USB連接器 28連續(xù)的數(shù)字振動數(shù)據(jù)流 30機殼
32數(shù)據(jù)存儲設(shè)備
34中央處理單元(CPU)
36電源
38第一組緩沖器 40第二組緩沖器
權(quán)利要求
1.一種用于收集并分析振動數(shù)據(jù)的系統(tǒng)(10)，該系統(tǒng)包括至少一個傳感器(12)，用于感測振動并且產(chǎn)生對應(yīng)于所感測的振動的電信號；通用串行總線(USB)通信設(shè)備(14)，用于從該至少一個傳感器(12)接收對應(yīng)于所感測的振動的電信號，并且調(diào)節(jié)和對所述電信號進行采樣以產(chǎn)生條件信號；以及數(shù)據(jù)收集器(16)，用于接收所述條件信號并且將所述條件信號存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備(32)中。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括中央處理單元(34)，用于控 制該系統(tǒng)的操作。
3. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，還包括至少一組緩沖器(38)，用于 在將條件信號存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備(32)之前臨時存儲所述條件信號
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述USB通信設(shè)備(14)包括用 于調(diào)節(jié)所述電信號和對所述電信號進行采樣的數(shù)字信號處理器(24 )
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)字信號處理器(24)被配 置為以不同的采樣率對該電信號進行采樣。
6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述USB通信設(shè)備(14)包括用 于將所述條件信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)收集器(16)的USB接口 (22)。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)收集器(16)包括被配 置為向USB通信設(shè)備(14)提供電力的電源(36)。
8. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中多個傳感器(12)中的每一個包 括響應(yīng)于振動產(chǎn)生電信號的振動換能器。
9. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該數(shù)據(jù)存儲設(shè)備(32)是固態(tài)驅(qū) 動器。
全文摘要
USB振動數(shù)據(jù)采集。提供一種用于收集并分析振動數(shù)據(jù)的系統(tǒng)(10)。該系統(tǒng)包括至少一個傳感器(12)，用于感測振動并且產(chǎn)生對應(yīng)于所感測的振動的電信號；通用串行總線(USB)通信設(shè)備(14)，用于從該至少一個傳感器(12)接收對應(yīng)于所感測的振動的電信號，并且調(diào)節(jié)該電信號和對該電信號進行采樣以產(chǎn)生條件信號；和數(shù)據(jù)收集器(16)，用于接收該條件信號并且將該條件信號存儲在數(shù)據(jù)存儲設(shè)備(32)中。
文檔編號G01H1/00GK101685032SQ200910204430
公開日2010年3月31日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者M·L·基德, N·A·韋勒, R·T·小萊恩, T·F·卡爾布 申請人:通用電氣公司