[发明专利]一种基于工业现场数据的时频信号实验系统

说明书

技术领域

本发明属于信号采集分析处理领域，涉及一种基于工业现场数据的时频信号实验系统。

背景技术

现有的信号采集分析系统都是采集真实信号进行分析处理，或者直接对软件产生的模拟信号进行分析，分析的方法比较单一，没有对比性，很多情况下，某一种分析方法并不对所有信号都有效。主要存在的不完善的方面有：

1.大多数系统只是分析实际信号，或者单一的分析模拟信号。分析的实际信号需要实地实时的测量存储，才能用于某些特定功能的分析。而仅仅分析模拟信号，又满足不了系统对于实际信号的分析需求。

2.原信号与采集信号没有对比，无法得知系统采集信号相较于原信号的变化情况以及是否是较完整的复现原信号。

3.对于信号的时频分析方法较为单一，不能使用多种方法对同一信号进行分析处理，无法找出最优的处理方法。

发明内容

本发明针对现有技术上的不足，提供了一种基于工业现场数据的时频信号实验系统。

本发明包括计算机、信号发生器、数据采集卡及LabVIEW软件。

信号发生器、数据采集卡均与计算机相连，计算机上安装有LabVIEW软件，所述的信号发生器产生不同波形信号，包括仿真信号和工业信号，所述的数据采集卡直接采集信号发生器产生的各种波形信号，传送给计算机，并在计算机上显示；通过LabVIEW软件中不同的时频分析算法，处理采集到的模拟工业信号。

所述的仿真信号是一些已知特征的数据，用于验证信号处理方法的准确性，仿真信号参数在计算机上设定好后，由信号发生器发出，通过数据采集卡采集后，选择不同的信号处理方法进行分析；

所述的工业信号包括多种基于不同流型的气液两相流动态差压信号和齿轮不同故障的加速度传感器信号。

所述的LabVIEW软件内包含有多种不同的时频分析算法，包括短时傅立叶变换、自适应最优核算法、希尔伯特-黄变换、小波变换、经验模态分析算法，还包括针对气液两相流动态差压信号和齿轮不同故障的加速度传感器信号的流型识别和故障诊断算法。

本发明的有益效果：计算机通过控制信号发生器不仅仅可以产生模拟信号，还可以产生多种工业信号，在实验室内模拟工业数据采集过程，方便用户进行真实情况的信号分析。在对信号的分析处理模块，将多种分析方法整合在一起，方便用户直观的了解不同方法对信号的分析效果。同时分别针对气液两相流动态差压信号和齿轮不同故障的加速度传感器信号开发了流型识别和故障诊断算法，扩展实际应用功能。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为计算机软件流程图。

具体实施方式

本发明通过信号发生器、数据采集卡及虚拟仪器软件开发了一种基于工业现场信号和多种仿真信号的时频分析系统。本系统主要包括三个部分，信号发生部分、信号采集部分和信号分析部分。如图1所示，信号发生部分（信号发生器）与信号采集部分（数据采集卡）由USB接口与计算机进行通讯，在计算机上完成信号分析（基于LabVIEW软件分析系统），同时信号发生器与数据采集卡由探头进行连接。

信号发生部分主要由信号发生器组成。信号发生器可以产生两种信号：一种是仿真信号，由计算机软件控制信号发生器产生；一种是工业信号，由计算机将采集好的工业信号传入信号发生器，这样信号发生器就可以在实验室内产生真实的工业信号，模拟工业数据采集过程从而进行后续分析。

信号发生器由LabVIEW软件编写的控制程序进行信号发生的控制，包括发生何种信号，设定信号频率、幅值等。仿真信号是一些已知特征的数据，不仅可以用于验证信号处理方法的准确性，而且可以帮助使用者更好的了解不同信号处理方法的优缺点。信号发生器能够产生多种仿真信号，包括正弦波信号、方波信号、冲击信号、白噪声信号、高斯噪声信号、复合信号、半正矢信号等基本信号，仿真信号参数在计算机上设定好后，由信号发生器发出，通过数据采集卡采集后，选择不同的信号处理方法进行分析。工业信号主要包括基于不同流型的气液两相流动态差压信号和齿轮不同故障的加速度传感器信号，上述信号以文本格式存入计算机，使用时通过信号发生器发出，以供后续分析。

信号采集部分主要组成部分是数据采集卡，用来采集信号发生器发出的信号。数据采集卡通过USB连接计算机，由计算机中采集控制程序控制采样率等特征参数，并将采集到的信号传入计算机。