多通道故障信號的采集處理及實現(xiàn) 摘要：鑒于故障特征信號的多樣性，對機械設(shè)備需測取不同的信號進行分析，以提高診斷的合理性。為此我們用面向?qū)ο蟮姆椒▽崿F(xiàn)了多通道信號的數(shù)據(jù)采集，并編制了多種處理算法，提高了信號的信噪比。 關(guān)鍵詞：采集 面向?qū)ο?預(yù)處理 故障診斷

機械設(shè)備故障診斷涉及的面很廣，單從選用的特征信號來看就有很多種。每種信號有各自的特點，有不同的應(yīng)用場合；而每一種故障又可能表現(xiàn)出若干特征，故障信息可能包含在幾種特征信號之中。因此，對于一個復(fù)雜的機械系統(tǒng)往往需要測取不同的信號然后進行綜合分析，以提高診斷的可靠性。在實際中，往往通過多路傳感器綜合測試，并通過多路ａ／ｄ轉(zhuǎn)換送入計算機從而把所需的包含故障主要信息的特征信號盡可能提取出來，如圖１。這樣的綜合測試可全面地測量出故障信號，測試時間少，信號真實準確。為此，我們在ｗｉｎｄｏｗｓ環(huán)境下，采用面向?qū)ο缶幊虒崿F(xiàn)了故障信號的多通道數(shù)據(jù)采集[１][２][３][５]�？紤]到測試信號含有的噪聲信號，提供并實現(xiàn)了幾種處理算法，其中主要介紹了倒譜分析在診斷中的應(yīng)用。

１ 數(shù)據(jù)采集

１.１ 原理

數(shù)據(jù)采集是把代表故障特征的模擬信號進行數(shù)字離散化。機械設(shè)備故障特征信號經(jīng)過電荷放大器和抗混迭濾波器濾去與故障特征信號無關(guān)的高頻與低頻信號，再經(jīng)過ａ／ｄ轉(zhuǎn)換到達計算機。ａ／ｄ轉(zhuǎn)換芯片采用ａｎａｌｏｇ ｄｉｖｉｃｅｓ公司產(chǎn)品ａｄ１７６４，該芯片為１２位逐次比較型高速ａ／ｄ轉(zhuǎn)換芯片，內(nèi)部含有采樣保持器。轉(zhuǎn)換速度的時間為８．５μｓ，加上采保時間１．５μｓ則完成一次采樣轉(zhuǎn)換的時間為１０μｓ，因此本板最高采樣頻率為１００ｋｈｚ。ａ／ｄ板通道控制采用軟件選擇方式，通過通道預(yù)置寄存器任意選擇轉(zhuǎn)換通道。在實際中使用了ａ／ｄ轉(zhuǎn)換板上的５個通道ｃｈ１～ｃｈ５，且每個通道的增益可設(shè)。ａ／ｄ轉(zhuǎn)換的觸發(fā)信號是由板上定時器８２５３的０通道發(fā)出的，通過編程利用８２５３定時計數(shù)器發(fā)出等間隔定時脈沖來連續(xù)觸發(fā)ａ／ｄ轉(zhuǎn)換，同時查詢狀態(tài)位同步讀取數(shù)據(jù)，可獲得準確的采樣頻率。

１.２ 軟件實現(xiàn)

為提高采樣速度，ａ／ｄ轉(zhuǎn)換程序采用匯編語言編寫，由ｂｏｒｌａｎｄ ｃ＋＋５．０編制的主程序調(diào)用。可完成單通道、多通道以及大容量的數(shù)據(jù)采集，并且可設(shè)置采樣數(shù)據(jù)長度、采樣頻率和每一個通道的程控放大倍數(shù)。參數(shù)設(shè)置全部集成在一個對話框類中，有良好的人機對話界面，如圖２所示。

其中設(shè)置通道控件彈出一個對話框用來設(shè)置通道，最多為５個通道；設(shè)置頻率控件彈出對話框可在３０ｈｚ～１００ｋｈｚ之間設(shè)置采樣頻率；設(shè)置增益控件彈出對話框可分別設(shè)置通道增益為１、２、４、６、８、１６倍；采樣長度控件彈出的對話框允許用戶在（１、２、４、６、８、１６、２４）×１０２４點中選擇。這５個對話框類都是從基類（ｔｄｉａｌｏｇ）派生出來的子類，并形成各具自己功能的類。這些類采用了繼承、友員、封裝、多態(tài)的特性，共同完成ａ／ｄ參數(shù)設(shè)置。其中圖２所對應(yīng)的對話框類是最主要的，由它創(chuàng)建和關(guān)閉其它四個對話框類的實例。它有一個ｐａｒａｍ結(jié)構(gòu)，用戶設(shè)置的ａ／ｄ參數(shù)多存貯在此結(jié)構(gòu)中。為保存這些參數(shù)，定義了如下的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

ｔｙｐｅｄｅｆ ｓｔｕｒｃｔ{

ｉｎｔ ｎｕｍｂｅｒ； ／／總共采集通道數(shù)

ｄｏｕｂｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ； ／／采樣頻率

ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ ｌｅｎｇｔｈ； ／／采樣數(shù)據(jù)長度

ｉｎｔ ｃｈａｎｎｅｌ[５]； ／／采樣通道號

ｉｎｔ ｇａｉｎ[５]； ／／采樣通道增益