专利名称：一种振动信号同步采集电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于航空电子技术，涉及一种振动信号采集电路。
背景技术：
在直升机旋转部件测试中，振动信号分析法是实现故障诊断的有效方法之一，通过对振动信号做频谱分析，得到振动信号的频域特性，进行机械系统的故障诊断和分析，同时依据适当的故障模型判断零部件当前的工作状态，为系统使用和维护提供合理信息。但振动信号通常是随机非稳态的，所以必须进行振动信号的同步采集和处理。而目前现有的振动测试系统，硬件实现复杂，实时性差，不易实现多路信号同步高速采集和处理。
实用新型内容本实用新型目的是提供了一种能实现对振动信号多通道高速同步采集的电路。本实用新型技术方案是一种振动信号同步采集电路，其包括若干振动信号调理通道、模数转换电路、可编程逻辑器件、滞回比较电路以及DSP处理器，其中，所述振动信号调理通道对应一组振动信号，所述振动信号调理通道均连接到模数转换电路上，而模数转换电路连接在可编程逻辑器件上，所述可编程逻辑器件与DSP处理器相连，且可编程逻辑器件具有模数转换电路的控制逻辑通道，以及用于可编程放大电路增益设置的设置通道，另外，可编程逻辑器件经滞回比较电路输入有同步信号。所述振动信号调理通道由顺次相连的振动传感器接口电路、可编程放大电路和抗混叠滤波电路组成。所述振动传感器接口电路为恒流源电路。所述抗混叠滤波电路采用集成连续时间滤波器。所述模数转换电路包含6路相互独立的16位逐次逼近型A/D转换器。所述可编程逻辑器件采用XC4VLX25芯片。本实用新型技术效果是本实用新型振动信号同步采集电路使用可编程逻辑器件实现模数转换电路逻辑控制，实现多路振动信号并行采集，模数转换模块之间互不影响，可实现32路振动信号采集,单通道采样率最高可达150kbps,依据Shannon采样定理,可以满足多数情况下振动信号采集要求。而且由同步信号触发振动信号采集，能保证单通道振动信号整周期采样，多路振动信号同步采集保持多个被采样信号之间的相位信息，同时选用16位模数转换器，可实现振动信号的高精度采集。

图I是本实用新型振动信号同步采集电路示意图；图2是可编程器件逻辑控制的等效示意图，其中，I-振动信号接口电路、2-可编程放大电路、3-抗混叠滤波电路、4-模数转换电路、5-可编程逻辑器件、6-DSP处理器、7-滞回比较电路、8-模数转换控制逻辑、9-控制寄存器、10-时钟模块、11-状态寄存器、12-数据缓存区。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型做进一步说明请参阅图1，其是本实用新型振动信号同步采集电路示意图。所述振动信号同步采集电路包括若干振动信号调理通道、模数转换电路、可编程逻辑器件、滞回比较电路以及DSP处理器。其中，所述振动信号调理通道对应一组振动信号，其由顺次相连的振动传感器接口电路I、可编程放大电路2和抗混叠滤波电路3组成。所述振动信号调理通道均连接到模数转换电路4上，而模数转换电路连接在可编程逻辑器件5上。而所述可编程逻辑器件与DSP处理器6相连，同时，该可编程逻辑器件具有模数转换电路的控制逻辑通道，以及用于可编程放大电路增益设置的设置通道。另外，可编程逻辑器件经滞回比较电路7输入有 同步信号。本实用新型中，所述可编程逻辑器件(FPGA)采用XC4VLX25芯片，也可选用其它内部具有等效逻辑单元的FPGA。所述振动传感器接口电路为恒流源电路，驱动振动传感器将振动信号转换为电压信号，输出信号经过高通滤波器，滤除信号中的直流分量。而振动信号在进行模数转换之前，均需进行信号适调。本实用新型所采用的可编程放大器对振动信号适当放大，使其满足A/D输入量程要求。放大倍数可选1、2、4、8。通过设置可编程逻辑器件中控制寄存器调节输入信号的放大倍数，可对每路采集通道的放大倍数进行单独设置。所述抗混叠滤波电路采用集成连续时间滤波器，用于滤除信号中频率大于1/2采样频率的干扰信号，通过将通带外的高频信号基本滤除，防止采集信号的频谱产生混迭。所述滞回比较电路采用比较器对同步信号调理，输出为方波信号，经过缓存器接到可编程逻辑器件引脚，并在可编程逻辑器件程序中将该信号作为A/D转换模块采样周期的触发信号。所述模数转换电路包含6路相互独立的16位、高速、低功耗、逐次逼近型A/D转换器，采样率可达250kbps，供电电压±5V ±15V。可以以并行和串行的方式与外接电路接口，输出信号兼容3. 3V或5V电平。所述DSP用于设置可编程逻辑器件的采用控制寄存器，包括采样长度、采样频率等。而所述可编程逻辑器件根据同步信号和控制寄存器值，生成A/D转换控制时序，并读取转换结果存放在内部数据缓冲区中。本实用新型振动信号同步采集电路实际工作时，如图2所示，给出了可编程器件逻辑控制的等效示意图。步骤I :可编程逻辑器件控制寄存器初始化由各振动信号调理通道的振动传感器接口电路接收振动信号，然后对振动信号进行放大和滤波调理。由DSP初始化可编程逻辑器件中控制寄存器9，清状态寄存器11，可编程逻辑器件检测同步信号；步骤2 :可编程逻辑器件根据同步信号启动对振动信号的采集[0028]当可编程逻辑器件(FPGA)检测到同步信号输入端发生跳变时，启动本次采样周期，首先，FPGA向模数转换芯片相应通道同时发出多路模数转换控制逻辑8，通过时序模块10启动转换CONVST信号，模数转换芯片开始转换，模数转换芯片BUSY引脚输出高电平，当FPGA检测到BUSY引脚为低电平时，本次A/D转换完成，FPGA产生读数据时序，将转换结果依次读到数据缓冲区12中，按照设定的采样频率连续采集若干点数的振动信号，完成该周期采集，可编程逻辑器件设置相应状态寄存器11 ;步骤3 =DSP根据可编程逻辑器件中状态寄存器值，从可编程逻辑器件数据缓冲区中读取采样数据，然后清状态寄存器11，并对采样数据进行后续处理和分析，提取振动信号的特征值，将分析结果通过RS-422接口发送给上位机；步骤4 :重复步骤2，FPGA继续检测同步信号是否有效，以进行下一周期采样。本实用新型振动信号同步采集电路使用FPGA实现A/D转换模块逻辑控制，实现多路振动信号并行采集，A/D转换模块之间互不影响，可实现32路振动信号采集，单通道采样 率最高可达150kbps,依据Shannon采样定理,可以满足多数情况下振动信号采集要求。而且由同步信号触发振动信号采集，能保证单通道振动信号整周期采样，多路振动信号同步采集保持多个被采样信号之间的相位信息，同时选用16位A/D转换器，可实现振动信号的高精度采集。
权利要求1.一种振动信号同步采集电路，其特征在于包括若干振动信号调理通道、模数转换电路、可编程逻辑器件、滞回比较电路以及DSP处理器，其中，所述振动信号调理通道对应一组振动信号，所述振动信号调理通道均连接到模数转换电路上，而模数转换电路连接在可编程逻辑器件上，所述可编程逻辑器件与DSP处理器相连，且可编程逻辑器件具有模数转换电路的控制逻辑通道，以及用于可编程放大电路增益设置的设置通道，另外，可编程逻辑器件经滞回比较电路输入有同步信号。
2.根据权利要求I所述的振动信号同步采集电路，其特征在于所述振动信号调理通道由顺次相连的振动传感器接口电路、可编程放大电路和抗混叠滤波电路组成。
3.根据权利要求2所述的振动信号同步采集电路，其特征在于所述振动传感器接口电路为恒流源电路。
4.根据权利要求3所述的振动信号同步采集电路，其特征在于所述抗混叠滤波电路采用集成连续时间滤波器。
5.根据权利要求I至4任一项所述的振动信号同步采集电路，其特征在于所述模数转换电路包含6路相互独立的16位逐次逼近型A/D转换器。
6.根据权利要求5所述的振动信号同步采集电路，其特征在于所述可编程逻辑器件采用XC4VLX25芯片。
专利摘要本实用新型属于航空电子技术，涉及一种振动信号同步采集电路。所述振动信号同步采集电路包括若干振动信号调理通道、模数转换电路、可编程逻辑器件、滞回比较电路以及DSP。其中，振动信号调理通道对应一组振动信号，振动信号调理通道均连接到模数转换电路上，而模数转换电路连接在可编程逻辑器件上，而所述可编程逻辑器件与DSP相连。该可编程逻辑器件具有模数转换电路的控制逻辑通道以及用于增益设置的设置通道，另外，可编程逻辑器件经滞回比较电路输入有同步信号。本实用新型振动信号同步采集电路使用FPGA实现A/D转换模块逻辑控制，实现多路振动信号并行采集，能保证单通道振动信号整周期采样，多路振动信号同步采集保持多个被采样通道之间的相位信息。
文档编号G01H11/00GK202522316SQ201120541580
公开日2012年11月7日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者宋恒, 徐彤 申请人:陕西千山航空电子有限责任公司