[實用新型]一種基于ARM與DSP的嵌入式軸承故障智能診斷裝置

有效

• 申請號: 201120537269.5
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN202582898U
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 嚴如強;趙銳
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明涉及一種基于DSP與ARM雙核嵌入式技術的軸承故障智能診斷裝置。?

背景技術

眾所周知，由軸承故障導致的旋轉機械不能正常工作的現象屢見不鮮（比如由通用電器和IEEE工業應用學會聯合主持的電機可靠性學習中發現由軸承引起的問題占了整個機器故障的40%以上）。因而與此相對應的各種軸承故障診斷系統的開發與研究得到工業界和學術界的普遍關注。傳統上的軸承故障診斷系統基于經典傅里葉分析，通過對測得的信號進行傅里葉變換后獲得振幅、相位等特征頻譜來對故障進行檢測與診斷。反映了軸承故障的存在與否。由于軸承故障在形成與發展過程中產生的振動信號具有瞬態性和非平穩性，所以傅里葉變換對于這類信號的分析是傅里葉變換對信號在整個時間段內的一種平均化的頻率特征表示（即它是從全局角度看信號的頻譜構成，并需要假定信號在整個時間軸上是平穩的），它不能反映出信號在局部時間區域內的頻譜特征，正是這種缺陷反映了傅里葉變換的局限性。而各種非平穩信號處理方法如時頻分析、小波變換和希爾伯特-黃變換等可用于此類信號的分析，因此研究與開發基于非平穩信號處理的軸承故障診斷系統對于幫助提高診斷準確率具有重要意義。?

發明內容

為了提高軸承故障診斷系統的準確率，本發明提供了一種基于ARM與DSP的嵌入式軸承故障智能診斷裝置。?

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：?

一種基于ARM與DSP的嵌入式軸承故障智能診斷裝置，它包括與被檢測軸承的振動信號相連的信號輸入模塊，信號輸入模塊依次與核心運算模塊、串口通信模塊和控制模塊相連。?

其中，信號輸入模塊包括傳感器、電荷放大器、模擬多路開關、低通濾波器和A/D轉換模塊；被檢測軸承的振動信號接入到傳感器的輸入端，傳感器的輸出端依次與電荷放大器、模擬多路開關、低通濾波器和A/D轉換模塊相連。?

其中，所述的核心運算模塊包括一號微處理器、實時時鐘模塊，一號微處理器的輸入端接信號輸入模塊處理后的信號，一號微處理器的輸出端接串口通信模塊；一號微處理器還與實時時鐘模塊相連。?

其中，控制模塊包括二號微處理器、電源模塊、存儲器和LCD觸摸屏；所述的二號微處理器分別與電源模塊、存儲器、LCD觸摸屏以及串口通信模塊相連。?

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：?

1.本發明使用了DSP+ARM的結構，DSP選用美國TI公司最新推出的32位定點DSP芯片TMS320F2812，利用DSP的高速運算和多種片上外設的特點完成對輸入信號的捕捉、采樣、轉換以及與ARM的通訊等工作；ARM部分以Samsung公司的ARM9系列芯片S3C2440A為核心，附加外圍的LCD、觸摸屏等硬件設備，用以完成對數據的統計、存儲、與DSP及上位機通訊、人機交互等功能。ARM子系統與DSP子系統之間通過RS232串行總線進行通訊。在該系統構架下，實時采樣和計算與系統的管理和控制可以并行執行，并且通過雙方的通信使兩個子系統在任務執行上實現了同步。這種基于雙CPU結構的系統對于實時性的保證起到了關鍵作用。?

2.本發明的核心算法采用了基于Morlet小波變換的多尺度包絡譜分析算法法，而且是第一次在嵌入式硬件實現，提高了軸承故障診斷的準確性，同時實現了便攜化。?

3.本用戶界面利用QT/Embedded?4.5進行設計，系統的界面友好，直觀，簡潔，同時我們的系統是基于當下最普遍的觸摸屏技術，具有適用性。?

附圖說明

圖1為本發明的原理框圖。?

具體實施方式

下面結合附圖及具體實例對本發明作進一步說明。?

如圖1所示，本發明的一種基于ARM與DSP的嵌入式軸承故障智能診斷裝置包括信號輸入模塊1、核心運算模塊2、串口通信模塊3和和控制模塊4。信號輸入模塊1的輸入端與被檢測軸承相連，信號輸入模塊1的輸出端與核心運算模塊2相連，核心運算模塊2通過串口通信模塊3與控制模塊4進行連接。?

信號輸入模塊1將軸承的振動信號變換為合適的數字信號輸入到核心運算模塊2中的一號微處理器21。信號輸入模塊1包括傳感器11、電荷放大器12、模擬多路開13、低通濾波器14和A/D轉換模塊15；傳感器11的輸入端與被檢測軸承的振動信號連接，傳感器11的輸出端依次與電荷放大器12、模擬多路開?關13、低通濾波器14和A/D轉換模塊15相連；A/D轉換模塊15的輸出端與核心運算模塊2的一號微處理器21相連。?