[发明专利]一种嵌入式变转速轴承故障诊断装置

摘要

本发明公开了一种嵌入式变转速轴承故障诊断装置，包括信号输入模块、转速调理模块、核心运算模块、核心控制模块以及电源模块。本发明使用了FPGA+DSP+ARM结构：转速调理模块采用FPGA，对于变转速条件下采得的振动信号转换为等角度采样的结果，从而适应了变转速条件下轴承故障诊断的要求；核心运算模块采用运算速度高和片上外设多的DSP，可以很好地完成对采样结果的数据分析；核心控制模块以ARM为核心，附加外围的LCD触摸屏等硬件设备，完成对数据分析结果的诊断、存储、人机交互等功能；核心运算模块上采用基于经验模态分解阶比谱分析算法，这是该算法第一次在嵌入式硬件上实现，提高了轴承故障诊断的准确性和快速性。

主权项

一种嵌入式变转速轴承故障诊断装置，其特征在于，该装置包括按信号传输方向依次连接的信号输入模块（1）、转速调理模块（2）、核心运算模块（3）、核心控制模块（4），以及分别与所述信号输入模块（1）、转速调理模块（2）、核心运算模块（3）和核心控制模块（4）连接的电源模块（5）；所述信号输入模块（1）包括按信号传输方向依次连接的振动传感器（12）、信号放大器（13）、低通滤波器（14）和A/D转换模块（15），以及转速传感器（11），所述A/D转换模块（15）的输出端和转速传感器（11）的输出端分别与转速调理模块（2）输入端相连，A/D转换模块（15）将采集到的振动信号x(t)传输至转速调理模块（2），转速传感器（11）将转速信号传输至转速调理模块（2），其中t表示采样时间点，t=1,2,…,N，N为信号长度；所述转速调理模块（2）为现场可编辑逻辑门阵列，对输入的振动信号x(t)进行等角度采样，得到等角度采样序列{X(1),X(2),…,X(t),…,X(N)}并传输至核心运算模块（3）；所述核心运算模块（3）为数字信号处理模块，运用经验模态分解阶比谱方法对输入的等角度采样序列{X(1),X(2),…,X(t),…,X(N)}进行分析，得到阶比谱数据并输入核心控制模块（4）；所述核心控制模块（4）包括嵌入式微处理器模块（41）、分别与所述嵌入式微处理器模块（41）的输出端连接的触摸显示模块（42）和存储器模块（43），所述嵌入式微处理器模块（41）的输入端与核心运算模块（3）的输出端连接，嵌入式微处理器模块（41）根据输入的阶比谱数据作出阶比谱图形，并利用阶比谱图形进行轴承故障诊断。