[實用新型]一種船用信號處理盒

有效

• 申請號: 201420347729.1
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN203930423U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 邱伯華;黃雅琳;張成偉;何曉;崔萌
• 申請（專利權）人: 中國船舶工業系統工程研究院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 中國船舶專利中心 11026
• 代理人: 李朝翠

所屬技術領域

本發明屬于故障檢測領域，具體涉及一種信號處理盒。

背景技術

船舶機電設備具有結構復雜、種類繁多等特點，在裝備使用過程中故障多發于設備內部不易檢測診斷。隨著船舶機電設備自動化、智能化需求的增加，對船舶機電設備故障診斷能力和故障診斷范圍提出了極高的要求。目前，常用的信號處理盒設備常用于飛機、鐵路、化工廠等較多領域，還不能滿足船舶領域進行瞬時轉速處理、電荷信號處理和振動信號處理的要求。現有的信號處理盒多是靜態數據的采集硬件載體，不能實現多通道、同步性要求高的信號采集，也無法同時實現采集、同步數據實時處理和數據壓縮，往往造成數據傳輸時的數據量過大，造成傳輸通道的擁堵。

發明內容

本發明提供了一種適用于船用機電設備，例如船用柴油機、齒輪箱、軸系、離心泵、空壓機等的船用信號處理盒。

本發明一種船用信號處理盒，包括模數轉換模塊、主控模塊、通信傳輸模塊、電源模塊、信號調理模塊和瞬時轉速處理模塊。

信號調理模塊在主控模塊的控制下，接收來自上止點和轉速傳感器的模擬信號，通過電壓轉換和隔離把接收到的信號轉換成符合瞬時轉速處理模塊需求的信號；

瞬時轉速處理模塊在主控模塊的控制下，接收來自信號調理模塊的信號，實現時序控制、上止點和轉速信號的高速同步采集，通過齒平均、去畸變點濾波、FIR濾波器濾波和周期平均，完成瞬時轉速解算工作，將解算后的數據通過數據通信模塊傳輸至上位機。

作為優選方案，信號調理模塊將接收來自上止點和轉速傳感器的模擬信號，通過電壓轉換和隔離把接收到的信號轉換成標準的TTL信號，將信號傳輸至瞬時轉速處理模塊。

作為優選方案，瞬時轉速處理模塊通過FPGA芯片實現時序控制、上止點和轉速信號的高速同步采集，通過齒平均、去畸變點濾波、FIR濾波器濾波和周期平均，完成瞬時轉速解算工作。

作為優選方案，還包括振動信號處理模塊。信號調理模塊接收來自高溫振動的電荷信號和常溫振動的電壓信號，將信號處理成為模數轉換模塊輸入范圍內的信號，模數轉換模塊接收來自主控模塊的指令，把接收到的模擬信號轉換成數字信號，并傳輸至振動處理模塊；振動信號處理模塊在主控模塊的控制下，接收來自模數轉換模塊轉換后的數字信號，對獲取到的振動信號進行時域數據的周期平均，去除信號干擾噪聲，提取振動時域特征，對振動信號進行頻譜分析，對頻譜分析和提取的時域特征進行壓縮，通過數據通信模塊傳輸至上位機。

作為優選方案，振動信號處理模塊通過DSP芯片接收來自模數轉換模塊轉換后的數字信號，對獲取到的振動信號進行時域數據的周期平均，去除信號干擾噪聲，提取振動時域特征，對振動信號進行頻譜分析，對頻譜分析和提取的時域特征進行壓縮。

本發明通過瞬時轉速處理模塊和振動信號處理模塊實現了船用機電設備故障診斷過程中的對瞬時轉速處理和振動信號處理的要求。以FPGA芯片為主體，完成硬件的時序控制、轉角速度解算的工作，減輕DSP芯片的數據處理壓力，同時FPGA芯片數據同步的誤差只有25NS，數據同步性高。

附圖說明

圖1一種船用信號處理盒結構框圖；

圖2一種船用信號處理盒的工作流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步描述。

如圖1所示，本發明一種船用信號處理盒，包括模數轉換模塊、主控模塊、通信傳輸模塊、電源模塊、信號調理模塊、瞬時轉速處理模塊和振動信號處理模塊。

1.信號調理模塊

信號調理模塊在主控模塊的控制下，接收來自上止點和轉速傳感器的模擬信號，通過電壓轉換和隔離把接收到的信號轉換成符合瞬時轉速處理模塊要求的信號，并傳輸至瞬時轉速處理模塊。例如，轉換為標準的TTL信號，將信號傳輸至瞬時轉速處理模塊。

信號調理模塊通過濾波、隔離、放大、轉換等功能，去除噪聲信號、混頻信號對傳感器信號的影響，同時將傳感器信號轉換到瞬時轉速處理模塊所要求的范圍內，以便適應惡劣的工作環境條件，并可對信號進行深入操作。

信號調理電路以集成運算放大器為核心，圍繞放大器搭建濾波、隔離電路，從而實現信號調理功能。集成運算放大器具有放大倍數高、波形失真度小、輸入阻抗高、輸出阻抗低、共模抑制比高、輸入失調和熱漂移低、充裕的寬帶、很低的噪聲、很低的線性誤差和穩定性高的特點，滿足信號調理的要求。

2.模數轉換模塊

模數轉換模塊的作用是將高溫振動傳感器、常溫振動傳感器輸出的模擬信號轉換為數字信號。模數轉換模塊可以選用AD7606實現。