【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及信号采集，具体涉及一种水电机组振动信号的等相位采集系统。
技术介绍
1、传统的键相信号采集方式通常在被测轴上设置的一个凹槽称为键相标记。当这个凹槽转到探头位置时，相当于探头与被测面间距突变，传感器会产生一个脉冲，轴每转一周，就会产生一个脉冲信号，产生的时刻表明了轴在每转周期的位置。通过对脉冲计数，可以测量转轴的速度，通过将脉冲与转轴的振动信号比较，可以确定出振动的相位角，用于轴的动平衡分析以及设备的故障分析诊断。
2、键相传感器输出的信号为脉冲/方波，其中信号包含低电平电位和高电平电位和共模电压，共模电压与传感器安装位置有关。传感器和键相位置的距离远近与共模电压相关。现有方案一般采用ac耦合的方式来采集键相信号，信号采集的精度较差，且当整个系统出现故障时，无法对系统的故障进行定位。
3、基于上述问题，亟需一种能够提高信号采集精度，且能够实现故障定位的水电机组振动信号采集系统。
技术实现思路
1、针对目前水电机组振动信号采集精度低，且无法对系统的故障进行定位，本申请提供一种水电机组振动信号的等相位采集系统以解决上述问题。
2、为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
3、本申请实施例公开一种水电机组振动信号的等相位采集系统，包括，
4、电源单元：电源单元为整个板卡供电，包括隔离电源、数字电源和模拟电源；
5、接口单元：接口单元为与上位机或其他板卡的通讯接口，通过上位机对该板卡进行控制，获
6、储存单元：储存单元储存有板卡的各项信息，包括板卡的id、版本号和运行日志，存储采集的信号值生成信号的波形，存储需要输出信号的波形信息；
7、显示单元：显示单元能够显示板卡的运行状态，包括板卡的整体运行状态和每个通道的运行状态；
8、主控单元：主控单元内含有特定的执行程序，按照执行程序对其他所有单元的控制；
9、采集单元：采集单元是采集键相信号的主要组成部分，对键相信号进行对应处理，通过采集单元内的数模转换电路转换成数字信号。
10、隔离单元：所述隔离单元为数字接口隔离，隔开主控单元和采集单元以及输出单元的高频噪声；
11、断线检测及dc耦合单元：采用dc耦合方式，可以得到传感器位置和键相位置的距离信息，断线检测功能能够实现故障定位。
12、采用上述技术方案：上述方案给水电机组振动信号的等相位采集系统配置有相应的断线检测及dc耦合单元，使用dc耦合方式能够提高对键相信号的相位精度高，可以得到传感器位置和键相位置的距离信息，且dc耦合时在一定频率范围内，不影响精度，而断线检测功能能够实现在出现故障时，进行故障定位。
13、优选的，所述断线检测及dc耦合单元包括：第一运算放大器u1、所述第一运算放大器u1的反向输入端和输出端电连接一电阻r3构成一电压跟随器，所述第一运算放大器u1的同相输入端电连接一限流电阻r2，所述第一运算放大器u1的同相输入端还通过r1连接到电源vcc，所述第一运算放大器u1的输出端还电连接有电阻r4和电容c1，所述电容c1接地。
14、采用上述技术方案：上述方案公开一种断线检测及dc耦合单元的电路，能够实现通过电路信号检测的形式判断采集系统是否出现断线。
15、进一步优选的，所述采集单元包括键相采集电路，所述键相采集电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端电连接有彼此电连接的电阻r18和电阻r8,所述电阻r18和电阻r8的连接线之间还连接有电容c13的输入端，所述电容c13的输出端与第二运算放大器的输出端电连接，所述第二运算放大器的同相输入端还电连接有电容c18，所述电容c18接地，所述采集单元的输入端与所述断线检测及dc耦合单元的输出端电连接。
16、采用上述技术方案：上述中提供的键相采集电路能够实现对键相信号的采集。
17、进一步优选的，所述采集单元还包括键相输出电路，所述键相输出电路包括：中央控制模块u11，所述中央控制模块u11的电源输出端通过电容c46和电容c49接地，所述中央控制模块u11的电源输入端连接24v电压输入，所述中央控制模块u11通过电阻设定有限流值，所述限流值限定范围为≤50ma。
18、进一步优选的，所述隔离单元包括：电源隔离单元和信号隔离单元，所述电源隔离单元采用两个电源隔离模块，所述信号隔离单元使用adiadum系列隔离ic，隔离adc的数字信号。
19、进一步优选的，所述主控单元包括：fpga模块和外围电路，所述fpga模块内含特定程序，能够按照程序设定对信号进行采集和输出，所述fpga还包括通讯接口，所述通讯接口能够连接其他板卡和上位机，通过上位机可以配置pfga对信号进行分配。
20、进一步优选的，所述储存单元包括：eeprom芯片，所述eeprom芯片的电源接入端通过磁珠fb8和电源电连接，所述eeprom芯片的电源接入端通过电容c95接地。
21、进一步优选的，所述数字电源包括3.3v电源轨和5v电源轨，所述3.3v电源轨用于io电源和隔离ic使用，所述5v电源轨为所述fpga模块供电；
22、所述模拟电源包括隔离电源和其他电源，所述隔离电源包括两个金升阳电源模块，所述金升阳电源模块的输入电压为24v，输出电压为±12v和±24v；所述其他电源从两个所述金升阳电源模块上转化输出。
23、进一步优选的，还包括信号矩阵单元，所述信号矩阵单元包括：键相板卡模块和外部设备模块，所述键相板卡模块包括多个键相输入端和多个键相输出端，所述外部设备模块包括多个输入端，当外部设备模块需要一个键相信号座位时间的零点时，通过连接线将信号引入到外部设备模块，所述信号矩阵单元配置有信号矩阵功能。
24、进一步优选的，还包括：adc模块，所述adc模块配置为串行模式，在所述adc模块的输入端配置有无源rc滤波器，滤除高频带外噪声，所述adc模块的四个通道用于输入板卡的采集。
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1.一种水电机组振动信号的等相位采集系统，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的一种水电机组振动信号的等相位采集系统，其特征在于，所述断线检测及DC耦合单元包括：第一运算放大器U1、所述第一运算放大器U1的反向输入端和输出端电连接一电阻R3构成一电压跟随器，所述第一运算放大器U1的同相输入端电连接一限流电阻R2，所述第一运算放大器U1的同相输入端还通过R1连接到电源VCC，所述第一运算放大器U1的输出端还电连接有电阻R4和电容C1，所述电容C1接地。
3.根据权利要求2所述的一种水电机组振动信号的等相位采集系统，其特征在于，所述采集单元包括键相采集电路，所述键相采集电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端电连接有彼此电连接的电阻R18和电阻R8,所述电阻R18和电阻R8的连接线之间还连接有电容C13的输入端，所述电容C13的输出端与第二运算放大器的输出端电连接，所述第二运算放大器的同相输入端还电连接有电容C18，所述电容C18接地，所述采集单元的输入端与所述断线检测及DC耦合单元的输出端电连接。
4.根据权利要求1所述的一种
5.根据权利要求1所述的一种水电机组振动信号的等相位采集系统，其特征在于，所述隔离单元包括：电源隔离单元和信号隔离单元，所述电源隔离单元采用两个电源隔离模块，所述信号隔离单元使用ADIADuM系列隔离IC，隔离ADC的数字信号。
6.根据权利要求1所述的一种水电机组振动信号的等相位采集系统，其特征在于，所述主控单元包括：FPGA模块和外围电路，所述FPGA模块内含特定程序，能够按照程序设定对信号进行采集和输出，所述FPGA还包括通讯接口，所述通讯接口能够连接其他板卡和上位机，通过上位机可以配置PFGA对信号进行分配。
7.根据权利要求1所述的一种水电机组振动信号的等相位采集系统，其特征在于，所述储存单元包括：EEPROM芯片，所述EEPROM芯片的电源接入端通过磁珠FB8和电源电连接，所述EEPROM芯片的电源接入端通过电容C95接地。
8.根据权利要求6所述的一种水电机组振动信号的等相位采集系统，其特征在于，所述数字电源包括3.3V电源轨和5V电源轨，所述3.3V电源轨用于IO电源和隔离IC使用，所述5V电源轨为所述FPGA模块供电；
9.根据权利要求1所述的一种水电机组振动信号的等相位采集系统，其特征在于，还包括信号矩阵单元，所述信号矩阵单元包括：键相板卡模块和外部设备模块，所述键相板卡模块包括多个键相输入端和多个键相输出端，所述外部设备模块包括多个输入端，当外部设备模块需要一个键相信号座位时间的零点时，通过连接线将信号引入到外部设备模块，所述信号矩阵单元配置有信号矩阵功能。
10.根据权利要求1所述的一种水电机组振动信号的等相位采集系统，其特征在于，还包括：ADC模块，所述ADC模块配置为串行模式，在所述ADC模块的输入端配置有无源RC滤波器，滤除高频带外噪声，所述ADC模块的四个通道用于输入板卡的采集。
...【技术特征摘要】
1.一种水电机组振动信号的等相位采集系统，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的一种水电机组振动信号的等相位采集系统，其特征在于，所述断线检测及dc耦合单元包括：第一运算放大器u1、所述第一运算放大器u1的反向输入端和输出端电连接一电阻r3构成一电压跟随器，所述第一运算放大器u1的同相输入端电连接一限流电阻r2，所述第一运算放大器u1的同相输入端还通过r1连接到电源vcc，所述第一运算放大器u1的输出端还电连接有电阻r4和电容c1，所述电容c1接地。
3.根据权利要求2所述的一种水电机组振动信号的等相位采集系统，其特征在于，所述采集单元包括键相采集电路，所述键相采集电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端电连接有彼此电连接的电阻r18和电阻r8,所述电阻r18和电阻r8的连接线之间还连接有电容c13的输入端，所述电容c13的输出端与第二运算放大器的输出端电连接，所述第二运算放大器的同相输入端还电连接有电容c18，所述电容c18接地，所述采集单元的输入端与所述断线检测及dc耦合单元的输出端电连接。
4.根据权利要求1所述的一种水电机组振动信号的等相位采集系统，其特征在于，所述采集单元还包括键相输出电路，所述键相输出电路包括：中央控制模块u11，所述中央控制模块u11的电源输出端通过电容c46和电容c49接地，所述中央控制模块u11的电源输入端连接24v电压输入，所述中央控制模块u11通过电阻设定有限流值，所述限流值限定范围为≤50ma。
5.根据权利要求1所述的一种水电机组振动信号的等相位采集系统，其特征在于，所述隔离单元包括：电源隔离单元和信号隔离单元，所述电源隔离单元...
【专利技术属性】
技术研发人员：张新华，胡勇胜，谭文胜，刘强，赵训新，邓鹏程，万元，潘平衡，黄孔，唐伟，付亮，李橙橙，曹旺，
申请(专利权)人：湖南五凌电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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