[發明專利]一種振動信號的完整采集方法及系統

有效

• 申請號: 201410797952.0
• 申請日: 2014-12-19
• 公開（公告）號: CN104483016A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 蘇建坤;王運生
• 申請（專利權）人: 云南航天工程物探檢測股份有限公司
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;G05B19/04
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 席小東

技術領域

本發明屬于振動信號采集技術領域，具體涉及一種振動信號的完整采集方法及系統。

背景技術

振動信號采集系統已廣泛應用于多種應用領域，例如，可應用于橋梁等結構健康無損檢測領域，通過對采集到的振動信號進行分析，可獲得結構質量狀態信息，如，估計混凝土構件強度、確定裂縫和斷裂程度以及可能發生的質量惡化程度等。

以對橋墩進行無損檢測為例，現有振動信號采集系統主要包括振動傳感器與振動采集儀，其主要工作過程為：在橋墩的端部布置振動傳感器，振動傳感器的輸出端與振動采集儀連接，振動采集儀預設置采樣時間長度以及觸發信號幅值；然后，啟動振動傳感器與振動采集儀，振動傳感器實時將采集到的振動信號傳輸給振動采集儀，振動采集儀對接收到的每個振動信號幅值進行判斷，如果所接收到的振動信號幅值小于觸發信號幅值，則舍棄該振動信號，如果當某一振動信號幅值大于等于觸發信號幅值時，則該振動信號即為觸發信號，將接收到觸發信號的時刻記為初始采樣時間點，初始采樣時間點也稱為起振點；設初始采樣時間點t＝0；然后，從初始采樣時間點開始，將后續接收到的每個振動信號均存儲，直到從初始采樣時間點開始的采樣時間長度達到預設置采樣時間長度時，停止測量。假設預設置采樣時間長度為10.2秒，則可得到圖1所示的振動信號采集波形示意圖。

結合圖1，將初始采樣時間點t＝0接收到的第1個振動波信號記為起振點信號，即圖1中的振動波Z，其為不完整振動波形，丟失了前端的部分波形，而由于起振點信號也常常包含與結構健康狀態密切相關的信息，因此，現有技術中，為解決起振點信號波形不完整的問題，普遍采用以下兩種措施：措施一，通過一些數字信號處理技術，實現對振動信號起振點丟失部分的“復原”。該種方式存在的主要問題為：復原后得到的波形僅為理論上推測出的波形，與實際波形之間仍然會存在差異，因此，無法適用于需要對振動信號進行精密分析的應用領域。措施二，在原有采樣系統上，額外增加傳感器和驅動電路，將振動信號進行延遲，當振動采集儀的采樣過程被觸發后，再將振動信號輸入到振動采集儀并存儲。但是，隨著振動信號帶寬的不斷提高，該種方法對振動信號的劣化也越來越嚴重，降低了振動信號的質量。此外，額外增加傳感器和驅動電路，也增加了采樣系統的設計復雜度以及采樣成本，具有較大的使用局限性。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種振動信號的完整采集方法及系統，可有效解決上述問題。

本發明采用的技術方案如下：

本發明提供一種振動信號的完整采集方法，應用于由振動傳感器和振動采集儀組成的系統中；所述振動信號的完整采集方法包括以下步驟：

S1，所述振動采集儀預設置初始參數值，所述初始參數值包括采樣時間長度T、可臨時存儲采樣數據的上限值N、觸發信號幅值M以及觸發前可用數據長度L1；

S2，所述振動采集儀和所述振動傳感器上電啟動后，從t＝0開始，所述振動傳感器實時采集振動信號，并將采集到的振動信號實時傳輸給所述振動采集儀；

S3，所述振動采集儀對所接收到的每個所述振動信號進行分析，獲得所述振動信號的幅值M1；

然后，判斷M1是否大于等于M，如果M1大于等于M，則所述振動信號即為觸發信號，設接收到所述觸發信號的時間點為t1，則：所述振動采集儀將從t1時間點至T時間點內接收到的所有振動信號，按各振動信號接收時間的先后順序，依次存儲到非臨時存儲區域；

如果M1小于M，則所述振動采集儀判斷臨時存儲區域當前所存儲的采樣數據的數量是否達到上限值N，如果未達到上限值N，則將當前接收到的所述振動信號存儲到所述臨時存儲區域，且位于所述臨時存儲區域已存儲的采樣數據的后面位置，即：所述臨時存儲區域按采樣時間的先后順序，對所存儲的采樣數據進行排序存儲；如果已達到上限值N，則刪除所述臨時存儲區域中排序最靠前的一個采樣數據，然后，將當前接收到的所述振動信號存儲到所述臨時存儲區域，且位于所述臨時存儲區域已存儲的采樣數據的后面位置；

S4，當達到采樣時間長度T后，數據采集過程結束；將從所述臨時存儲區域中讀取的排序最靠后的長度為L1的采樣數據以及從所述非臨時存儲區域讀取的所有采樣數據相結合，即得到完整的振動信號。

本發明還提供一種振動信號的完整采集系統，包括振動傳感器和振動采集儀；

所述振動傳感器用于從t＝0開始實時采集振動信號，并將采集到的振動信號實時傳輸給所述振動采集儀；

所述振動采集儀包括：