一种用于测量机械设备振动情况的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及计算机技术领域，具体是一种用于测量机械设备振动情况的装置及方法，所述装置包括MEMS三轴振动传感器、MCU主控制器、A/D转换模块以及SPI总线。本发明专利技术的有益效果是，1)本装置既能实现传感器数据的数字量采集，也可以实现模拟量的采集；2)本装置利用多种数据分析方法，对机械设备的振动状况从多维度进行展示；3)本装置有丰富的接口，既能实现数据的以太网传输，也可以实现数据的RS485传输。

A Device and Method for Measuring Vibration of Mechanical Equipment

The invention relates to the field of computer technology, in particular to a device and method for measuring the vibration situation of mechanical equipment, which comprises a three-axis vibration sensor of a MEMS, a MCU master controller, a/D conversion module and a SPI bus. The beneficial effects of the present invention are as follows: 1) the device can realize both digital and analog data acquisition of sensor data; 2) the device uses various data analysis methods to display the vibration status of mechanical equipment from multiple dimensions; 3) the device has abundant interfaces, which can realize both data transmission over Ethernet and data transmission over RS485.

【技术实现步骤摘要】
一种用于测量机械设备振动情况的装置及方法
本专利技术涉及计算机
，具体是一种用于测量机械设备振动情况的装置及方法。
技术介绍
机械设备是工业生产中的关键设备，广泛应用于矿山、电力、冶金等部门，对企业的安全生产及其重要，但是机械设备经常会出现各种各样的故障，甚至造成人员的伤亡，并且在运行过程中需要工作人员的持续巡检和值守，大大增加了人力成本，严重降低了企业生产的效率。对机械设备进行振动监测能够有效减少上述情况的发生，保证机器设备的安全高效运行，振动是机械设备故障的主要表现，而且不同种类的机械故障会在振动信号上有不同频率和幅值的表现，通过对振动信号进行监测，并对采集到的振动信息作进一步的分析和处理，就能够随时掌握设备的运行状态是否正常、发展趋势如何等等，通过对振动信息进行分析获取设备的这些信息，就能够在机械设备发生故障之前得到设备的预警信息，及时发现问题，并提前加以维护修理，从而有效避免重大事故的发生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种同时采集机械设备振动数据的模拟信号及数字信号利用多种分析方法将机械设备振动状况进行多维度数据展示，并可以实现数据的以太网传输和RS485传输的方法以及使用该方法的装置。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种用于测量机械设备振动情况的装置及方法，所述装置包括MEMS三轴振动传感器、MCU主控制器、A/D转换模块以及SPI总线，其中：所述MEMS三轴振动传感器采集机械设备振动数据的模拟信号及数字信号；所述A/D转换模块采集振动传感器模拟信号，该A/D转换模块采用单端模式并利用PIT触发源进行触发；所述SPI总线采集上述数字信号并传输至所述MCU主控制器；所述MCU主控制器对接收到的振动数据进行解析，将电压值转换为加速度值，并依次对所述加速度值进行数据滤波、傅里叶变换，提取机械设备振动数据的频率数据，并对该频率数据进行积分获取振动的位移；所述MCU主控制器连接用于实现快速传输振动数据的DMA、以太网通讯模块、实现数据传输的RS485和UART、电源。所述SPI总线由CLK、MOSI、MISO组成，负责采集机械设备振动数据数字信号。所述MEMS三轴振动传感器拥有大量程、高分辨率、带宽高、超小超薄尺寸，大大降低了整个装置的空间占用。优选地，所述的DMA使用传输描述符TCD控制数据传输流程，所述TCD以链表方式进行自动加载。更进一步，所述装置采用Scatter/GatherMode来创建两个TCD完成从一个源地址向不同目的地址进行数据搬移。DMA主要实现振动数据的快速传输，使用传输描述符TCD(TransferControlDescriptor)控制数据传输流程，TCD可以以链表的方式进行工作，从而将链表中下一个TCD自动加载，本套装置采用Scatter/GatherMode，创建两个TCD完成从一个源地址向不同目的地址进行数据搬移。优选地，所述的以太网通讯模块支持包括10/100/1000Mbps的网络制式。优选地，所述MCU主控制器内部嵌有TCP/IP协议栈，支持包括实现与其它设备交互、解析各种应用协议及实现数据的高速传输的HTTP、HTTPS、FTP、MQTT互联网协议及OPC-UA、PROFInet工业自动化协议。MCU主控制器内部嵌有TCP/IP协议栈，支持但不限于HTTP、HTTPS、FTP、MQTT等互联网协议，支持但不限于OPC-UA、PROFInet等工业自动化协议，实现与其它设备交互，解析各种应用协议，实现数据的高速传输。RS485主要实现数据的传输，由于MCU的UART数据传输速率不能过高，且传输距离有限，通过转换模块转换为RS485通信，最大传输速度可以达到10Mb/s以上，同时由于RS485采用差分通信方式，抗干扰能力大大增加，传输距离最远可以达到一千米以上。电源为独立电源供电接入形式，通用装置中各个模块提供能量支持独立电源供电，同时也可以为各个扩展模块输出能量供应。本专利技术的有益效果是，1)本装置既能实现传感器数据的数字量采集，也可以实现模拟量的采集；2)本装置利用多种数据分析方法，对机械设备的振动状况从多维度进行展示；3)本装置有丰富的接口，既能实现数据的以太网传输，也可以实现数据的RS485传输。附图说明图1为本专利技术中电路板的结构示意图；图2为本专利技术中MCU主控制器的方法流程图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例，对本专利技术做进一步说明。实施例1：如图1～图2所示的一种用于测量机械设备振动情况的装置及方法，所述装置包括MEMS三轴振动传感器、MCU主控制器、A/D转换模块以及SPI总线，其中：所述MEMS三轴振动传感器采集机械设备振动数据的模拟信号及数字信号；所述A/D转换模块采集振动传感器模拟信号，该A/D转换模块采用单端模式并利用PIT触发源进行触发；所述SPI总线采集上述数字信号并传输至所述MCU主控制器；所述MCU主控制器对接收到的振动数据进行解析，将电压值转换为加速度值，并依次对所述加速度值进行数据滤波、傅里叶变换，提取机械设备振动数据的频率数据，并对该频率数据进行积分获取振动的位移；所述MCU主控制器连接用于实现快速传输振动数据的DMA、以太网通讯模块、实现数据传输的RS485和UART、电源。所述的DMA使用传输描述符TCD控制数据传输流程，所述TCD以链表方式进行自动加载。所述装置采用Scatter/GatherMode来创建两个TCD完成从一个源地址向不同目的地址进行数据搬移。所述的以太网通讯模块支持包括10/100/1000Mbps的网络制式。所述MCU主控制器内部嵌有TCP/IP协议栈，支持包括实现与其它设备交互、解析各种应用协议及实现数据的高速传输的HTTP、HTTPS、FTP、MQTT互联网协议及OPC-UA、PROFInet工业自动化协议。以上已对本专利技术创造的较佳实施例进行了具体说明，但本专利技术创造并不限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本专利技术创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量机械设备振动情况的装置及方法，其特征在于，所述装置包括MEMS三轴振动传感器、MCU主控制器、A/D转换模块以及SPI总线，其中：所述MEMS三轴振动传感器采集机械设备振动数据的模拟信号及数字信号；所述A/D转换模块采集振动传感器模拟信号，该A/D转换模块采用单端模式并利用PIT触发源进行触发；所述SPI总线采集上述数字信号并传输至所述MCU主控制器；所述MCU主控制器对接收到的振动数据进行解析，将电压值转换为加速度值，并依次对所述加速度值进行数据滤波、傅里叶变换，提取机械设备振动数据的频率数据，并对该频率数据进行积分获取振动的位移；所述MCU主控制器连接用于实现快速传输振动数据的DMA、以太网通讯模块、实现数据传输的RS485和UART、电源。

【技术特征摘要】
1.一种用于测量机械设备振动情况的装置及方法，其特征在于，所述装置包括MEMS三轴振动传感器、MCU主控制器、A/D转换模块以及SPI总线，其中：所述MEMS三轴振动传感器采集机械设备振动数据的模拟信号及数字信号；所述A/D转换模块采集振动传感器模拟信号，该A/D转换模块采用单端模式并利用PIT触发源进行触发；所述SPI总线采集上述数字信号并传输至所述MCU主控制器；所述MCU主控制器对接收到的振动数据进行解析，将电压值转换为加速度值，并依次对所述加速度值进行数据滤波、傅里叶变换，提取机械设备振动数据的频率数据，并对该频率数据进行积分获取振动的位移；所述MCU主控制器连接用于实现快速传输振动数据的DMA、以太网通讯模块、实现数据传输的RS485和UART、电源。2.根据权利要求1所述的用于测量机械设备振动情况...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓娜娜，杨宁，马娜，张文霞，汪艺，
申请(专利权)人：上海云统信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31