[發明專利]一種振動信號采樣方法、裝置、存儲介質及電子設備

在審

• 申請號: 202010824871.0
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111947957A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 楊振國;段汝良;吳恩奇;汪國陽;洪忠亮
• 申請（專利權）人: 浙江中控技術股份有限公司
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01H17/00;G06F17/11
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王嬌嬌

本申請提供振動信號采樣方法、裝置、存儲介質及電子設備，先通過獲取的鍵相脈沖信號計算采樣周期，將采樣周期與預設采樣周期表進行對比確定振動信號的采樣周期數，然后按照采樣周期數對振動信號進行采樣得到實際采樣數據；之后對實際采樣數據進行插值重采樣，得到2的整數次冪的重采樣數據；最后對重采樣數據進行FFT運算，得到振動信號的目標頻率的幅值與相位。本申請可準確定位到振動信號的目標頻率，提升后續振動狀態的分析精度，精確分析并預測旋轉機械設備的運行狀態與健康狀態。另外，還可以根據不同的需求選取不同硬件采樣頻率，根據監測到的信號基頻自適應調整采樣周期數，能夠監測很小的信號頻率，增大監測信號頻率范圍。

技術領域

本申請屬于工業大型旋轉機械設備監測技術領域，特別涉及振動狀態的監測，尤其涉及一種振動信號采樣方法、裝置、存儲介質及電子設備。

背景技術

工業應用中，常見的大型旋轉機械設備有汽輪機、燃氣輪機、軸流式壓縮機、風機和泵等。在旋轉工況下，這些旋轉機械設備的轉軸在徑向的位移頻率較高，即徑向振動，而徑向振動的頻率、幅度、相位等參數可以很好地表征設備運行狀態，甚至是設備的健康狀態，因此，在旋轉機械設備監測中起到至關重要的作用。

目前，工業領域的大型旋轉機械設備的振動狀態主要由TSI(TurbineSupervisory Instrumentation，透平監測系統)進行監測、分析與報警。TSI系統的監測內容主要包括振動、位移、轉速、鍵相、溫度等，其振動監測功能主要對徑向振動波形信號進行時域監測和頻域監測，其中，時域監測主要監測的是振動信號的直流分量與峰值等；而頻域監測主要監測的是振動信號所包含的各種頻率信號的幅值與相位，其通過借助FFT(FastFourier Transform，快速傅里葉變換)運算進行頻譜分析，得到目標頻率的幅值與相位(次諧波如1/3倍頻、1/2倍頻等，諧波如1倍頻、2倍頻等)，用于分析并預測設備的運行狀態與健康狀態，因此，對采樣點數、采樣頻率以及采樣周期數有嚴格的要求。根據FFT原理可知，其運算數據必須為2的整數次冪，根據香農采樣定理可知，為保證采樣后能包含原始信號的所有信息，因此，需要要求采樣頻率必須大于或等于信號頻率的2倍。

然而，在振動信號實際采樣過程中，隨著信號頻率的變化，采樣點數也會不斷變化，因此，無法保證采樣頻率為信號頻率的2的整數次冪，進而無法進行后續的FFT運算。常見的解決方法有以下兩種，一是通過延長采樣時間，取2的整數次冪的采樣點數；二是對不足點數的采樣數據進行“補零”，直至采樣點數達到2的整數次冪。這兩種方法雖然都可以進行后續的FFT運算，但無法精確定位到振動信號的目標頻率，因此，得到的分析結果無法滿足用戶需求，不適用于大型旋轉機械設備的振動監測。

發明內容

本申請提供了一種振動信號采樣方法、裝置、存儲介質及電子設備，用于準確定位振動信號的目標頻率，提升后續振動狀態的分析精度，精確分析并預測旋轉機械設備的運行狀態與健康狀態。

為了實現上述目的，本申請提供了以下技術方案：

一種振動信號采樣方法，用于旋轉機械設備的振動監測，該方法包括：

獲取鍵相脈沖信號，并計算所述鍵相脈沖信號的采樣周期，所述鍵相脈沖信號為所述旋轉機械設備旋轉一周發出的脈沖信號；

將所述采樣周期與預設采樣周期表進行對比，確定所述振動信號的采樣周期數；所述預設采樣周期表包括信號頻率范圍、采樣周期數、每周期點數、采樣頻率以及實際采樣點數之間的對應關系；

按照所述采樣周期數對所述振動信號進行采樣，得到實際采樣數據；

對所述實際采樣數據進行插值重采樣，得到2的整數次冪的重采樣數據；

對所述重采樣數據進行FFT運算，得到所述振動信號的目標頻率的幅值與相位。

優選的，所述按照所述采樣周期數對所述振動信號進行采樣，得到實際采樣數據，具體為：