便携式振动信号采集系统设计与实现

电子设计工程Electronic Design Engineering 第23卷Vol.23第19期No.192015年10月Oct.2015

收稿日期：2014－11－05稿件编号：201411015

作者简介：邓传加（1979—），男，辽宁大连人，工程师。研究方向：测量控制靶标。

随着加工技术的不断发展，设备的结构越加精密巧妙，

机器趋向于快速复杂，与其相关的振动问题日益增多[1]。通常

不受控制的振动会产生噪声，引起机械应力，而且可能会导

致结构发生故障，从而引发各种问题[2]。如今人们越来越关注

噪声和振动对人类以及对产品工作寿命的影响[3]。例如，对混

凝土泵车容易发生故障的部位进行监测；对电厂设备、石化

装备等设备的检修，都需要对振动信号的采集和分析[4]。通过

对振动信号分析，不仅能够找到已坏设备的故障原因，而且

还可以提前预警故障的发生，从而避免造成重大的生命和财

产损失。为了能对振动信号进行正确的诊断分析，准确稳定的数据采集设备就是不可或缺的。本文中给除了一种便携式振动信号采集装置的设计方案，并通过实物测试，证明了方案的可行性。1硬件电路构成如图1所示，硬件电路系统由连接加速度传感器的四路信号调理单元、模数转换单元、以DSP 器件为核心的控制单元和采用USB 接口的与上位机通信单元构成。其中信号调理单元包括电荷放大器[5]和数控滤波放大器两部分。振动信号首先经加速度传感器转化为微弱的电信号。电

便携式振动信号采集系统设计与实现

邓传加1，李兆厂2

（1.91550部队93分队，辽宁大连116023；2.哈尔滨工程大学水声技术国防科技重点实验室，黑龙江哈尔滨150001）摘要：为记录多路振动信号设计了一款基于USB 接口的数据采集系统。该系统包含四路信号调理单元、模数转换单元、以DSP 器件为核心的控制单元和采用USB 接口的与上位机通信单元。在采集频率不高于300kHz 的情况下，系统可实现不间断采集，并将采集到的数据实时传送给上位机进行存储记录，数据采集位宽为14位。系统整体功耗小于2瓦，采用USB 接口通过上位机供电，且自身尺寸小，满足便携式要求。

关键词：振动信号；信号调理；USB 接口；便携式；数据采集

中图分类号：TN911.7文献标识码：A 文章编号：1674－6236（2015）19－0018－03

Design and implementation of portable vibration signal acquisition system

DENG Chuan -jia 1，LI Zhao -chang 2

（1.Unit No.93，Troop 91550，Dalian 116023，China ；

2.National Laboratory of Underwater Acoustic Technology ，Harbin Engineering University ，Harbin 150001，China ）Abstract:In this paper ，a design of data acquisition system for recording multi -channel vibration signals based on USB interface is proposed.The system consists of four parts ，including signal conditioning unit ，analog -digital conversion unit ，control unit using DSP as the core and communication unit using the USB interface.In the case of acquisition rate is not higher than 300spps ，the system can achieve continuous acquisition and real -time data acquisition to be transferred to the host computer.Data acquisition is 14bits wide.Overall system power consumption is less than 2watts.The system is powered using the USB interface from the PC ，and meet requirements of small size and portable.

Key words:vibration signal ；signal conditioning ；USB interface ；portable ；data acquisition

图1

总体构成框图Fig.1The overall structure diagram

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