一種基于dsp的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障識(shí)別裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障識(shí)別裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于DSP的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障識(shí)別裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]滾動(dòng)軸承是機(jī)械設(shè)備轉(zhuǎn)子系統(tǒng)重要的易損零件之一，它的運(yùn)行狀態(tài)直接影響到整個(gè)機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)。由于工作面接觸應(yīng)力的長(zhǎng)期反復(fù)作用，極易引起軸承疲勞、裂紋、壓痕等故障，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致軸承斷裂，造成事故。在旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備故障中，約有30%的故障是由軸承損壞引起的。如何能夠保證轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中準(zhǔn)確識(shí)別其故障類型是保證轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性、工作高效性的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)。傳統(tǒng)的診斷方法如沖擊脈沖法和共振解調(diào)法雖然較大的提高了診斷精度，但是仍然需要人工輔助，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的精確診斷。因此，采用智能方法對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)以及故障診斷顯得十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種基于DSP的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障識(shí)別裝置。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種基于DSP的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障識(shí)別裝置，其特征在于:包括有振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、核心控制模塊、振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊、轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊、顯示模塊和電源模塊，所述的核心控制模塊為一主控芯片，所述的振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊包括有依次串聯(lián)的振動(dòng)傳感器供電回路、振動(dòng)傳感器、振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路一，所述的轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊包括有相串聯(lián)的霍爾轉(zhuǎn)速傳感器和轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理電路二，所述的主控芯片分別與所述的顯示模塊、電源模塊、振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路一和轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理電路二連接，主控芯片與計(jì)算機(jī)連接，電源模塊還分別與顯示模塊、振動(dòng)傳感器供電回路和霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的電源輸入接口連接；轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾轉(zhuǎn)速傳感器捕獲當(dāng)前轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速信號(hào)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理電路二的處理輸入到核心控制模塊的主控芯片事務(wù)管理器的捕獲模塊，主控芯片通過(guò)計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)速信號(hào)脈沖得到當(dāng)前轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)頻，振動(dòng)傳感器將振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的振動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路一的處理最終輸入到核心控制模塊的主控芯片的采樣模塊中，以振動(dòng)信號(hào)一個(gè)周期采樣點(diǎn)數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行截取，計(jì)算截取信號(hào)的能量，即周期能量，當(dāng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)產(chǎn)生局部損傷時(shí)，損傷點(diǎn)就會(huì)與轉(zhuǎn)子的其它元件表面發(fā)生周期性接觸，從而產(chǎn)生周期性振動(dòng)，據(jù)此，提出了周期能量的概念，通過(guò)分析知，不同類型故障的周期能量處于不同的范圍內(nèi)，進(jìn)而計(jì)算機(jī)可以通過(guò)周期能量來(lái)判斷轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的故障類型，并通過(guò)顯示模塊將周期能量和故障類型顯示出來(lái)。
[0005]所述的一種基于DSP的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障識(shí)別裝置，其特征在于:所述的主控芯片的型號(hào)為 TMS320F2812。
[0006]所述的一種基于DSP的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障識(shí)別裝置，其特征在于:所述的振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊、轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊、顯示模塊均采用標(biāo)準(zhǔn)端口與核心控制模塊相連接，所述的振動(dòng)傳感器采用2線接口與振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路一連接，所述的霍爾傳感器采用3線接口與轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理電路二連接。
[0007]所述的一種基于DSP的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障識(shí)別裝置，其特征在于:所述的振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊的振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路一包括有三端恒流器U01-LM334、模擬電子開關(guān)U02-CD4051和運(yùn)算放大器LM358P ;三端恒流器U01-LM334的1腳同時(shí)與電阻R1、R2連接，2腳接電源模塊的24V，3腳同時(shí)與電阻R1和開關(guān)二極管1N4148連接，1N4148的另一端同時(shí)與電阻R2的另一端和高通濾波電容C1連接，C1的另一端同時(shí)與低通濾波電容C2和電阻R4連接；模擬電子開關(guān)U02-CD4051的IN COM腳同時(shí)與電阻R9和運(yùn)算放大器LM358P的6腳連接，R9的另一端與濾波電容C4連接，C4的另一端同時(shí)與積分濾波電路的電阻R5、電容C3和運(yùn)算放大器LM358P的1腳連接，C3、R5的另一端同時(shí)與R4的另一端、LM358P的2腳連接，模擬電子開關(guān)U02-CD4051的INH、VEE、VSS腳與地連接，模擬電子開關(guān)U02-CD4051的VCC腳接電源模塊的5V 口，濾波電容C5 —端接5V 口，另一端接地，模擬電子開關(guān)U02-⑶4051的A、B、C接主控芯片的101、102、104腳，模擬電子開關(guān)U03-CD4051的100腳與電阻R010與R011連接，101腳與電阻R012的一端連接，102腳與電阻R013的一端連接，電阻R010、R011、R012、R013的另一端接電阻R10的一端和運(yùn)算放大器LM358P的7腳，103腳接電阻R014的一端，R014的另一端與電阻R015的一端連接，104腳與電阻R016、R017連接，電阻R015、R016、R017的另一端分別與電阻R10的一端和運(yùn)算放大器LM358P的7腳連接，105腳接電阻R018的一端，106腳接電阻R019的一端，R019的另一端接電阻R020的一端，107腳接電阻R021的一端，R021的另一端接電阻R022的一端，電阻R018、R020、R022的另一端分別與電阻R10的一端和運(yùn)算放大器LM358P的7腳連接，R10的另一端接二極管D2的正極和主控芯片的174腳，二極管D2的負(fù)極接電源模塊VCC 口，運(yùn)算放大器LM358P的3腳與電阻R6、R7、電容C6的一端連接，R6的另一端接5V 口，R7的另一端與R8和LM358P的5腳連接，C6、R8的另一端分別接地，LM358P的8腳接電源模塊的24V 口，LM358P的4腳接地。
[0008]所述的一種基于DSP的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障識(shí)別裝置，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊的轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理電路二包括有霍爾轉(zhuǎn)速傳感器連接端口 P2和施密特觸發(fā)器U04-74HC132，霍爾轉(zhuǎn)速傳感器連接端口 P2上設(shè)有傳感器電源輸入接口 G、轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出接口 F和接地口 E，傳感器電源輸入接口 G分別連接電源模塊的5V 口、電容C7的一端，電容C7的另一端接弱地，轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出接口 F分別接電阻R11的一端、電阻R12的一端，電阻R11的另一端接電源VCC，電阻R12的另一端接電容C8的一端和施密特觸發(fā)器U04-74HC132的1腳，電容C8的另一端接地，施密特觸發(fā)器U04-74HC132的2腳接電源VCC，施密特觸發(fā)器芯片74HC132的3腳接接主控芯片的106腳，74HC132的4、5、9、10、12、13腳接地，14腳接電源VCC，電容C9的兩端分別于74HC132的13、14腳連接，74HC132的6、8、11腳懸空。
[0009]所述的一種基于DSP的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障識(shí)別裝置，其特征在于:所述的電源模塊包括有24V直流電源、5V直流電源、3.3V直流電源和1.8V直流電源，輸出接口依次分別為的VCC24V P、、VCC5V □、VCC □、VCC1.8V P。
[0010]24V直流電源用于所述振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊的振動(dòng)傳感器供電，還用于振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊運(yùn)算放大器供電，5V直流電源用于所述轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊的霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的供電、運(yùn)算放大器分壓供電，以及核心控制模塊供電電源的轉(zhuǎn)換，3.3V直流電源用于所述核心控制模塊外圍設(shè)備和顯示模塊的供電，1.8V電源用于所述核心控制模塊內(nèi)核的供電。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
(1)本發(fā)明通過(guò)振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊的信號(hào)調(diào)理電路一對(duì)傳感器監(jiān)測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波、去噪、放大處理，其中放大部分可以通過(guò)模擬電子開關(guān)CD4051實(shí)現(xiàn)對(duì)不同倍數(shù)的放大，能夠?qū)⒑苄〉恼駝?dòng)信號(hào)放大很多倍，有利于我們對(duì)其提取、觀察、分析；(2)本發(fā)明采用了高運(yùn)算速度，高精度的DSP芯片作為核心控制模塊的主控芯片，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的對(duì)振動(dòng)信號(hào)的實(shí)時(shí)檢測(cè)、處理、運(yùn)算，保證了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性；(3)本發(fā)明采用了單輸入24V直流電源模塊，沒有采用雙輸入24V和5V直流電源模塊，而是通過(guò)芯片L7805將24V轉(zhuǎn)為5V，比較方便，防止外部輸入電壓相互干擾，保證了核心控制模塊運(yùn)行的穩(wěn)定性。
[0012]
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的總體模塊結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的總體方案圖。
[0015]圖3是本發(fā)明的振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊框圖。
[0016]圖4是本發(fā)明的振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)調(diào)理電路圖。
[0017]圖5是本發(fā)明的轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊的信號(hào)調(diào)理電路圖。
[0018]圖6是本發(fā)明的主控芯片TMS320F2812與振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊、轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊連接圖。
[0019]圖7是本發(fā)明的故障識(shí)別過(guò)程流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1、2所示，一種基于DSP的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障識(shí)別裝置，包括有振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)7、核心控制模塊1、振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊2、轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊3、顯示模塊6和電源模塊5，所述的核心控制模塊1為一主控芯片8，所述的振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊2包括有依次串聯(lián)的振動(dòng)傳感器供電回路14、振動(dòng)傳感器9和振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路一 10，所述的轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊3包括有相串聯(lián)的霍爾轉(zhuǎn)速傳感器11和轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理電路二 12，所述的主控芯片8分別與所述的顯示模塊6、電源模塊5、振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊2的振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路一 10和轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊3的轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理電路二 12連接，主控芯片8與計(jì)算機(jī)4連接，電源模塊5還分別與顯示模塊6、振動(dòng)傳感器供電回路16和霍爾轉(zhuǎn)速傳感器11的電源輸入接口連接，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾轉(zhuǎn)速傳感器11捕獲當(dāng)前轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速信號(hào)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速信號(hào)調(diào)理電路二 12的處理輸入到核心控制模塊1的主控芯片8事務(wù)管理器的捕獲模塊，主控芯片8通過(guò)計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)速信號(hào)脈沖得到當(dāng)前轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)頻，振動(dòng)傳感器9將振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)7的振動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路一 10的處理最終輸入到核心控制模塊1的主控芯片8的采樣模塊中，以振動(dòng)信號(hào)一個(gè)周期采樣點(diǎn)數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行截取，計(jì)算截取信號(hào)的能量，即周期能量；當(dāng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)產(chǎn)生局部損傷時(shí)，損傷點(diǎn)就會(huì)與轉(zhuǎn)子的其它元件表面發(fā)生周期性接觸，從而產(chǎn)生周期性振動(dòng)，據(jù)此，提出了周期能量的概念，通過(guò)分析知，不同類型故障的周期能量處于不同的范圍內(nèi)，進(jìn)而計(jì)算機(jī)可以通過(guò)周期能量來(lái)判斷轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的故障類型，并通過(guò)顯示模塊6將周期能量和故障類型顯示出來(lái)。
[0021]主控芯片8的型號(hào)為TMS320F2812。顯示模塊6包括有液晶顯示器13。
[0022]振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊2、轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊3、顯示模塊6均采用標(biāo)準(zhǔn)端口與核心控制模塊1相連接，所述的振動(dòng)傳感器9采用標(biāo)準(zhǔn)5線航空接口端子與信號(hào)調(diào)理電路一 10連接。
[0023]如圖3、4、6所示，振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊2的振動(dòng)信號(hào)調(diào)理電路一 10包括有三端恒流器U01-LM334、模擬電子開關(guān)U02-CD4051和運(yùn)算放大器LM358P。三端恒流器U01-LM334的1腳同時(shí)與電阻Rl、R2連接；2腳接電源模塊的24V ；3腳同時(shí)與電阻R1和開關(guān)二極管1N4148連接；1N4148的另一端同時(shí)與電阻R2的另一端和高通濾波電容C1連接，C1的另一端同時(shí)與低通濾波電容C2和電阻R4連接。模擬電子開關(guān)U02-⑶4051的IN COM腳同時(shí)與電阻R9和運(yùn)算