發(fā)送到支持ZIGBEE協(xié)議的單片機(jī)如 PIC4620,然后通過無線收發(fā)芯片如CC2420發(fā)送到處于中心控制室的單片機(jī)系統(tǒng)，然后 通過單片機(jī)與中心控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通信，獲取車間所有機(jī)器的工作狀態(tài)參數(shù)并顯示到計(jì) 算機(jī)上進(jìn)行監(jiān)控和顯示。通過上述系統(tǒng)，可以獲得如下優(yōu)點(diǎn)：（1)超低功耗，采用專門支 持zigbee技術(shù)的MICROCHIP單片機(jī)（如：PIC18LF4620)控制對應(yīng)的無線收發(fā)芯片（如： CC2420)收發(fā)數(shù)據(jù)僅用幾百微安電流。（2)支持的節(jié)點(diǎn)數(shù)多，多達(dá)65536個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn) 都可以設(shè)置噪聲檢測設(shè)備，可以充分保證工廠設(shè)備的檢測需求。（3)信道的自搜索方式和星 網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以很快的將新設(shè)置的噪聲檢測點(diǎn)融入噪聲自動(dòng)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中，帶來很大的便 利。（4)它的全握手（Fullyhandshaked)協(xié)議保證了傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
[0161] (6)計(jì)算機(jī)服務(wù)中心監(jiān)控系統(tǒng)
[0162] 該監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)的通信，主要采用USB接口實(shí)現(xiàn)，通過該接口，實(shí)現(xiàn) 監(jiān)控各種機(jī)器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息以及報(bào)警顯示，針對不同的頻譜特征，顯示其工作的狀 態(tài)。系統(tǒng)采用VB加SQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于噪聲與振動(dòng)分析的機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測分析系統(tǒng)，其特征在于：包括振 動(dòng)測量采集電路、噪聲測量采集電路、DSP系統(tǒng)、ARM系統(tǒng)、基于ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和計(jì)算 機(jī)服務(wù)器監(jiān)控系統(tǒng)； 所述振動(dòng)測量采集電路包括振動(dòng)測量傳感器，放大器電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路； 所述噪聲測量采集電路包括噪聲測量傳感器，放大器電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路； 所述DSP系統(tǒng)包括DSP最小系統(tǒng)以及DSP與ARM的通信接口； 所述ARM系統(tǒng)包括ARM最小系統(tǒng)以及ARM控制的ZIBEE傳輸設(shè)備通信； 所述計(jì)算機(jī)服務(wù)器監(jiān)控系統(tǒng)包括基于ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備以及中心服務(wù)器計(jì)算機(jī)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于噪聲與振動(dòng)分析的機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測分析系統(tǒng)，其 特征在于：所述DSP系統(tǒng)的處理步驟為： 步驟一、首先對DSP進(jìn)行系統(tǒng)初始化；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)DMA模式； 步驟二、然后對聲或振動(dòng)產(chǎn)生的電信號進(jìn)行A/D采樣； 步驟三、然后通過設(shè)計(jì)的數(shù)字抗混疊濾波器；防止出現(xiàn)頻譜混疊現(xiàn)象； 步驟四、然后進(jìn)行數(shù)字加權(quán)處理；包括各種頻率計(jì)權(quán)或振動(dòng)計(jì)權(quán)的加權(quán)選擇； 步驟五、然后通過頻率細(xì)化頻譜分析，包括復(fù)調(diào)制細(xì)化譜分析方法、CZT算法以及小波 變換，； 步驟六、最后將分析的結(jié)果送到ARM顯示和傳輸。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于噪聲與振動(dòng)分析的機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測分析系統(tǒng)，其 特征在于：步驟四數(shù)字加權(quán)處理具體包括如下步驟： C計(jì)權(quán)的傳遞函數(shù)如下：從上式可以得到：則其極點(diǎn)為：S = 土jQi(為2階），s = 土」Ω4(為2階），零點(diǎn)為s = Ο (為2階）。 選出左半平面的極點(diǎn)，s = Ω^Ρ s = Ω 4及零點(diǎn)s = 〇,并設(shè)增益系數(shù)為K，則可以得 到：由可以得到：所以其傳遞函數(shù)為：然后利用模擬濾波器和數(shù)字濾波器之間的變換關(guān)系，可以得到，系統(tǒng)函數(shù)的Z變換為：4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于噪聲與振動(dòng)分析的機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測分析系統(tǒng)，其 特征在于：步驟五復(fù)調(diào)制細(xì)化譜分析方法具體包括如下步驟： 1) 復(fù)調(diào)制通過復(fù)調(diào)制將被觀察的頻段的起點(diǎn)移動(dòng)到頻域坐標(biāo)的零頻位置；模擬信號x(t)經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換后，得到離散的信號X (η)，假設(shè)要觀測的頻帶為Π ~f2,則在此 頻帶范圍內(nèi)進(jìn)行細(xì)化分析，觀測的中心頻率為fe= ("+0/2,然后對χθ(η)以 進(jìn)行復(fù)調(diào)制，得到的頻移信號：式中fs= NAf為采樣頻率，Af為譜線間隔，LO = fe/Af為頻率的中心移位，也是 在全局頻譜顯示中所對應(yīng)中心頻率fe的譜線序號，則fe = L0 Δ f ;由此可得出，復(fù)調(diào)制使x〇(n)的頻率成分fe移到x(n)的零頻點(diǎn)，也就是說X〇(k)中的第L0條譜線移到X(k)中 零點(diǎn)頻譜的位置；為了得到X(k)零點(diǎn)附近的部分細(xì)化頻譜，可重新抽樣把頻率降到fs/D，D 為細(xì)化倍數(shù)；為了是抽樣后的頻率不發(fā)生頻譜混疊，需要在抽樣前進(jìn)行低通濾波； 2) 數(shù)字低通濾波 為了保證重新采樣后的信號在頻譜分析時(shí)不發(fā)生頻譜混疊，需進(jìn)行抗混疊濾波，濾出 需要分析的頻段信號，設(shè)細(xì)化倍數(shù)為D，則數(shù)字低通濾波器的截止頻率fC < fs/2D ; 3) 重新抽樣 信號經(jīng)過移頻、低通濾波后，分析信號點(diǎn)數(shù)變少，但再以較低的采樣頻率進(jìn)行重新采 樣，在通過補(bǔ)零保證相同的采樣點(diǎn)數(shù)時(shí)，樣本的總長度加大，頻譜的分辨率也就得到了提 高；設(shè)原采樣頻率為fs，采樣點(diǎn)數(shù)為N，則頻率分辨率為fs/N，現(xiàn)重采樣頻率為fs/D，當(dāng)采 樣點(diǎn)數(shù)仍是N是，其分辨率為fsAD*N)，分辨率提高了 D倍；這樣就在原采樣頻率不變的情 況下得到了更高的頻率分辨率； 4) 復(fù)數(shù)FFT 重新采樣后的信號實(shí)部和虛部是分開的，需要對信號進(jìn)行N點(diǎn)復(fù)FFT，從而得出N條譜 線，此時(shí)分辨率為Δ f' = fs' /N = fs/ND = Δ f/D，可見分辨率提高了 D倍； 5) 頻率調(diào)整 經(jīng)過算法運(yùn)行后的譜線不為實(shí)際頻率的譜線，需要將其反向搬移，轉(zhuǎn)換成實(shí)際頻率，進(jìn) 而得出細(xì)化后的頻率。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于噪聲與振動(dòng)分析的機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測分析系統(tǒng)，其 特征在于：步驟五CZT算法具體包括如下步驟：通過以上變換，可以得到CZT算法的卷積形式，然后可以利用FFT快速算法實(shí)現(xiàn)CZT 的快速變換；為了用FFT計(jì)算線性卷積，需要將序列延長，以便實(shí)現(xiàn)循環(huán)卷積；延長選擇運(yùn) 算點(diǎn)數(shù)為L> = N+(M - 1)，則延長：對于一個(gè)N點(diǎn)的輸入序列X (η)，其采樣頻率為fs ;由于CZT應(yīng)在單位圓上實(shí)現(xiàn)，為了 得到X (η)的頻譜，因此AO，WO都必須取為1;單位圓上幅角0~π rad對于的是頻率軸上 0~fs/2的頻率；若假設(shè)將要細(xì)化的頻帶為0 < f 1 < f2 < fs/2,有Μ條獨(dú)立譜線，其對應(yīng) 的單位圓上的幅角范圍為：2 π f l/fs~2 π f2/fs ;而Μ條獨(dú)立譜線對應(yīng)的是圓弧上的Μ點(diǎn) 取值；CZT的路徑為單位圓上起點(diǎn)為zO = ej2 π fl/fs，終點(diǎn)為ζΜ - 1 = ej2 π f2/fs，間隔 為 的一段圓??；由此得到利用CZT實(shí)現(xiàn)頻譜細(xì)化的條 件：直接利用DFT計(jì)算χ (η)的頻譜時(shí)，在0~fs/2的頻率范圍內(nèi)獨(dú)立譜線條數(shù)是N/2,頻 率分辨率為Δ f = fs/Ν ;利用CZT改進(jìn)細(xì)化后，在f 1~f2的頻率范圍內(nèi)會(huì)有Μ條獨(dú)立譜 線，頻率分辨率提高為Δ f = (f2 - Π ) ΛΜ - 1)。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于噪聲與振動(dòng)分析的機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測分析系統(tǒng)，其 特征在于：步驟五中小波變換具體包括：針對噪聲信號的分析，采用1/3倍頻程濾波器以及 線性譜相結(jié)合的分析方法，采用小波變換實(shí)現(xiàn)其頻譜分析特征。
【專利摘要】本發(fā)明基于噪聲與振動(dòng)分析的機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測分析系統(tǒng)，包括振動(dòng)測量采集電路、噪聲測量采集電路、DSP系統(tǒng)、ARM系統(tǒng)、基于ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)服務(wù)器監(jiān)控系統(tǒng)；所述振動(dòng)測量采集電路包括振動(dòng)測量傳感器，放大器電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路；所述噪聲測量采集電路包括噪聲測量傳感器，放大器電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路；所述DSP系統(tǒng)包括DSP最小系統(tǒng)以及DSP與ARM的通信接口；所述ARM系統(tǒng)包括ARM最小系統(tǒng)以及ARM控制的ZIBEE傳輸設(shè)備通信；所述計(jì)算機(jī)服務(wù)器監(jiān)控系統(tǒng)包括基于ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備以及中心服務(wù)器計(jì)算機(jī)。本發(fā)明的有益效果是：通過該系統(tǒng)的整體運(yùn)行，很好的解決了機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)的快速識別，為機(jī)器的快速檢修以及防止出現(xiàn)更大的損失帶來了極大的便利。
【IPC分類】G01H17/00, G01R31/34
【公開號】CN105334460
【申請?zhí)枴緾N201510844035
【發(fā)明人】金暉, 何潔
【申請人】浙江大學(xué)城市學(xué)院
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年11月27日