本实用新型专利技术是一种基于DSP与ARM的嵌入式轴承故障检测系统。它包括了信号采集模块，DSP信号处理模块、ARM控制模块。本实用新型专利技术基于DSP和ARM搭建完整的嵌入式系统硬件平台，通过双端口RAM实现DSP与ARM之间的数据交换。DSP作为数据运算部分，充分发挥其对数字信号处理的独特优势。ARM负责控制、数据显示以及存储。这种基于DSP/ARM双核结构不仅在性能，价格上占了很大的优势，而且还具有便携化。本实用新型专利技术的核心算法是采用共振解调法，通过对数字信号进行数字滤波，Hilbert变换和FFT，得到轴承故障的特征信号。
【技术实现步骤摘要】
—种基于DSP与ARM的嵌入式轴承故障检测系统
本技术涉及一种基于DSP与ARM的嵌入式轴承故障检测系统。
技术介绍
目前，滚动轴承故障检测的理论研究已经比较成熟，市场上也出现了不少轴承检测和故障诊断的产品，但是这些检测系统的用户终端大多是通过PC机来实现的，而且设备比较笨重、价格比较昂贵。这种基于DSP和ARM的嵌入式轴承故障检测系统可以方便地植入操作系统，可进行多任务调度和控制，并且具有很强的运算能力。另外嵌入式系统具有体积小、功耗低、稳定性好、价格便宜且可以外扩键盘和显示屏，提供丰富的人机交互手段，相对PC机有着很大的优势。 为了更准确的确定轴承的故障，我们所需要的研究的参数也随之增加，因此我们所采样的数据量和处理任务也不断增加，对数据传送速度的要求也越来越高。如果在两个系统端口之间没有能够高速传送数据的接口，将会造成数据传送的阻塞，严重影响系统的实时性与处理数据的能力。
技术实现思路
本技术的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种基于DSP与ARM嵌入式轴承故障检测系统，可更快速地提高轴承故障检测的工作效率和准确率。 为达到上述目的本技术采用的技术方案如下: —种基于DSP与ARM的嵌入式轴承故障检测系统,包括信号米集模块、DSP信号处理模块、双端口 RAM模块、ARM控制模块；其特征为:采集轴承振动信号的信号采集模块的输出端与DSP信号处理模块的输入端相连，DSP信号处理模块的输出端与双端口 RAM的输入端相连，双端口 RAM的输出端与ARM的输入端相连，ARM的输出端连接触摸屏。 其中信号采集模块包括轴承振动测量仪、压电传感器、电荷放大器、A/D转换器；压电传感器在轴承测量仪上检测轴承的振动信号，并依次与电荷放大器、A/D转换器相连。 其中DSP信号处理模块与ARM控制模块之间的通信是通过双端口 RAM来实现的。 其中ARM控制模块采用Linux操作系统搭建控制平台并开发基于QT的图形界面，通过触摸屏实现人机通信接口，显示经过处理后的数据以及图形界面。 本技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性特点和优点: 1.本技术采用了 DSP与ARM双核结构，DSP选用美国TI公司的32位定点DSP芯片TMS320C6713，作为数据运算部分，充分利用其对数字信号处理的独特优势；ARM选择三星公司的ARM9系列芯片S3C2410A，外围电路扩展SDRAM、SD卡、IXD、FLASH等。 2.本技术采用了双端口 RAM完成DSP信号处理模块与ARM控制模块之间的数据通信，提高了两个系统端口之间的传输速度，从而提高了轴承故障诊断的效率。 3.本技术的核心算法采用了共振解调法，通过对数字信号进行数字滤波，Hilbert变换和FFT，得到轴承故障的特征频率。 4.ARM控制模块采用Linux操作系统搭建控制平台并开发基于QT的图形界面，通过触摸屏实现人机通信接口，显示经过处理后的数据以及图形界面。 5.本技术所采用的嵌入式系统设计图形用户界面的工具包为QT/Embedded，它提供了丰富的窗口小部件，并且还支持串口部件的定制，为用户提供美观的图形界面。 【附图说明】 图1为本技术的原理框图。 图2为双端口 RAM与DSP信号处理模块和ARM控制模块的硬件连线图。 图3为QT/Embedded的结构框图。 【具体实施方式】 以下结合附图和优选实施例对本技术做进一步说明。 实施例一: 参观图1-?图3，本基于DSP与ARM的嵌入式轴承故障检测系统，包括信号采集模块(1)、DSP信号处理模块(2)、双端口 RAM模块(3)和ARM控制模块(4)，其特征在于:所述信号采集模块(I)的输出端与DSP信号处理模块(2)的输入端相连，DSP信号处理模块(2)的输出端与双端口 RAM (3)的输入端相连，双端口 RAM (3)的输出端与ARM控制模块(4)的输入端相连，ARM控制模块(4)的输出端连接触摸屏。 实施例二: 本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下: 所述信号采集模块(I)是由轴承振动测量仪(1-1)经压电传感器(1-2)和电荷放大器(1-3)连接A/D转换器构成； 所述DSP信号处理模块(2)与ARM控制模块(4)之间的通信是通过双端口 RAM (3)来实现的； 所述ARM控制模块(4)采用Linux操作系统搭建控制平台并开发基于QT的图形界面。 实施例三: 如图1所示，本基于DSP与ARM的嵌入式轴承故障检测系统主要包括信号采集模块(I)、DSP信号处理模块(2 )、双端口 RAM模块(3 )、ARM控制模块(4 );采集轴承振动信号的信号采集模块(I)的输出端与DSP信号处理模块(2)的输入端相连，DSP信号处理模块(2)的输出端与双端口 RAM (3)的输入端相连，双端口 RAM (3)的输出端与ARM (4)的输入端相连，ARM (4)的输出端连接触摸屏。 信号采集模块(I)是将采集到的轴承振动信号变换为相应的数字信号，然后传输到DSP (2)里进行信号处理。信号采集模块(I)包括轴承振动测量仪(1-1)、压电传感器(1-2)、电荷放大器(1-3)和A/D转换器(1-4)。压电传感器(1-2)从振动测量仪上测得振动信号后，依次与电荷放大器，A/D转换器相连并将振动信号进行放大和转换。 压电传感器(1-2)选用的是北京恒奥德仪器仪表有限公司YD-1型的压电加速度传感器，电荷放大器(1-3)采用了双积分DFH-3型的电荷放大器，A/D转换芯片(1_4)选用的是TI公司的AD9221芯片。 在A/D转换芯片(1-4)与DSP (2)连接之间需要设计一个电平转换接口，所采用的是TI公司生产的16bits双向收发器SN74LVC164245。 DSP信号处理模块(2)主要是对数字信号进行运算和分析。DSP对实时数据处理的算法是采用共振解调法，共振解调法是对共振信号进行带通滤波，带通滤波的中心频率等于高频共振频率，得到一个调制的信号，然后对该信号进行包络检波，得到只包含故障特征信息的低频包络信号，通过对这一信号进行频谱分析即可诊断出轴承故障。 本技术采用的是双端口 RAM模块(3)来实现TMS320C6713与S3C2410A之间的数据传输。双端口 RAM的传输方式是DSP和ARM将双端口 RAM作为自己存储器的一部分，实现高速可靠的通讯。图2为用一片RAM来实现TMS320C6713和S3C2410A之间数据交换的逻辑图。数据交换过程:DSP将需要传送的数据块写入双端口 RAM，然后给ARM发出中断信号，ARM收到中断信号后，将数据块搬入ARM数据区，然后清除该中断，同时给DSP发中断信号，告知DSP已将数据取走，这样便完成了 DSP与ARM之间的数据通信。 双端口 RAM模块(3)中的RAM选用的是美国IDT公司生产的高速16Kxl6的IDT70261 芯片。 图3为QT/Embedded结构框图:本技术ARM端采用Linux操作系统，采用QT/Embedded开发⑶I用户界面。QT/Embedded结构包括底层硬件平台、Linux操作系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于DSP与ARM的嵌入式轴承故障检测系统，包括信号采集模块（1）、DSP信号处理模块（2）、双端口RAM模块（3）和ARM控制模块（4），其特征在于：所述信号采集模块（1）的输出端与DSP信号处理模块（2）的输入端相连，DSP信号处理模块（2）的输出端与双端口RAM（3）的输入端相连，双端口RAM（3）的输出端与ARM控制模块（4）的输入端相连，ARM控制模块（4）的输出端连接触摸屏。
【技术特征摘要】
1.一种基于DSP与ARM的嵌入式轴承故障检测系统,包括信号米集模块(I)、DSP信号处理模块(2)、双端口 RAM模块(3)和ARM控制模块(4)，其特征在于:所述信号采集模块(I)的输出端与DSP信号处理模块(2)的输入端相连，DSP信号处理模块(2)的输出端与双端口RAM (3)的输入端相连，双端口 RAM (3)的输出端与ARM控制模块(4)的输入端相连，ARM控制模块(4)的输出端连接触摸屏。2.根据权利要求1所述的一种基于DSP与ARM的嵌入式轴承故障检...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞平，王嘉鑫，余光伟，杨青，冒海培，谭武赟，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：新型
国别省市：上海;31
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