專利名稱：Usb振動數據采集的制作方法
技術領域：
此處公開的主題涉及用于診斷機器的便攜式數據收集器和分析 器，更具體地，涉及具有用于高速傳輸數據的通用串行總線(USB)接 口的便攜式數據收集器和分析器。
背景技術：
傳統上，旋轉的機器診斷需要大且笨重的測試裝備以及大量數據 來適當地診斷機器振動問題。龐大的測試裝備必須接近于電源工作并 且工作在惡劣環境下。設備必須被設計成具有與該大且笨重的測試裝 備相同的技術能力，但是在尺寸方面又必須是小型的，并且具有使用 電池工作至少6到8小時的能力。
發明內容
在一個實施例中，提供一種用于收集并分析振動數據的系統。該 系統包括至少一個傳感器，用于感測振動并且產生對應于所感測的 振動的電信號；通用串行總線(USB)通信設備，用于從該至少一個傳 感器接收對應于所感測的振動的電信號，并且調節和對該電信號進行 采樣以產生條件信號；和數據收集器，用于接收該條件信號并且將該 條件信號存儲在數據存儲設備中。
在另一個實施例中，提供一種振動數據采集系統。該便攜式系統 包括至少一個傳感器，用于感測振動并且產生對應于所感測的振動 的電信號；通用串行總線(USB)通信設備，用于從該至少一個傳感器 接收對應于所感測的振動的電信號，并且調節該電信號和對該電信號 進行采樣以產生條件信號；和數據收集器，用于接收該條件信號并且 將該條件信號存儲在數據存儲設備中，該數據收集器包括被配置為向 該USB通信設備供電的電源。
在又一個實施例中，提供一種便攜式振動數據采集系統。該便攜 式系統包括至少一個傳感器，用于感測振動并且產生對應于所感測 的振動的電信號；通用串行總線(USB)通信設備，用于從該至少一個傳感器接收對應于所感測的振動的電信號，并且調節該電信號和對該
電信號進行采樣以產生條件信號；數據收集器，用于接收該條件信號 并且將該條件信號存儲在數據存儲設備中，該數據收集器包括被配置
為向該USB通信設備供電的電源；和至少一組緩沖器，用于在將條件 信號存儲在該數據存儲設備中之前臨時存儲該條件信號。
通過以下結合附圖的詳細描述，這些及其它優點和特征將變得更 加明顯。
在該說明書的結束部分處的權利要求書中特別指出并且清楚地要 求了本發明的主題。通過以下接合附圖的詳細說明，本發明的上述及 其他目的、特征和優點將更清楚，其中
圖1是根據本發明的示范性實施例的具有消耗低的功率量并且使 能高的數據吞吐量的USB通信設備的振動數據采集系統的示意圖2是根據本發明的示范性實施例的具有用于在將振動數據存儲 在數據存儲設備之前臨時存儲振動數據的一組緩沖器的振動數據采集 系統的示意圖；以及
圖3是根據本發明的示范性實施例的用于從多個傳感器傳輸原始 的模擬振動信號并且將該信號轉換為用于存儲在數據存儲設備上的自 述數據對象的方法的流程圖。
詳細的描述以舉例方式參考
本發明的實施例以及優點和 特征。
具體實施例方式
示范性實施例針對一種用于收集并分析振動數據的系統，其包括 作為根據一個實施例的系統的傳感器和計算機接口之間的主要通信鏈 路的USB接口。此外，在這些實施例中，根據一個示范性實施例，該 系統從多個傳感器連續地獲得原始的模擬振動信號，并且將該信號轉 換成自述數據對象(例如，數字數據)用于存儲在數據存儲設備(例 如，非易失性固態器件)上，同時保持高速的數據傳輸。USB接口消 耗低的功率量并且仍然有效地提供高速的數據吞吐量。
為了更好地理解本發明及其操作，現在轉到附圖，圖l示出了根據本發明的一個示范性實施例的便攜式振動數據采集系統10。該系統 包括一個或多個傳感器12、 USB通信設備14和數據收集器設備16。 為了簡化的目的，此處將一個或多個傳感器12描述為多個傳感器12。 但是，應當理解，在本發明的示范性實施例中可以使用單個傳感器。
多個傳感器12被配置為連續地感測由工作機器(未示出)產生的 振動或原始模擬振動信號，這些信號被描述為線18。多個傳感器12 產生與原始模擬振動信號或感測的振動相對應的電信號。多個傳感器 12的每一個的一端靠著該機器放置以感測振動，振動常常指示機器的 狀況，而多個傳感器12的每一個的另一端相應地經由信號線20耦合 到USB通信設備14。盡管將信號線20描述為單個線，但是應當理解， 這些單個線中的每一個也可以表示絞合線對或無線通信。當然，用于 發送感測的振動信號的其它合適的通信方式可以用于其它示范性實施 例中，不應該局限于這里示出的配置。
根據一個非限制的示范性實施例，多個傳感器12的每一個包括振 動換能器。在其它示范性實施例中，多個傳感器12中的每一個還可以 包括近程傳感器、速度計、加速度計、或任何其它能夠感測振動的傳 感設備。圖1示出了用于感測振動的四個傳感器。但是，應當理解， 根據應用可以使用少于或多于四個傳感器來感測振動，不應該局限于 如圖所示的配置。
根據一個實施例，USB通信設備14包括USB接口 22和數字信號 處理器(DSP) 24或現場可編程門陣列(FPGA) 。 USB通信i殳備14的 一端耦合到多個傳感器12，而USB通信設備14的另一端經由USB連 接器26耦合到數據收集器16。 USB通信設備14可操作地從傳感器接 收電信號，并且被配置為經由USB連接器26將振動數據傳輸到數據收 集器16。具體來說，DSP 24從傳感器12接收電信號，用于調節并對 該電信號進行采樣以產生條件信號，USB接口 22通過USB連接器26 將該條件信號傳輸到數據收集器16。根據一個示范性實施例，DSP 24 被配置為以不同的采樣率對原始模擬振動信號進行采樣。
USB接口 22可以是適合于以高速向數據收集器16傳輸數據同時 具有等同于更傳統的接口 (即，以太網、RS-232 )的功耗的任何傳統 USB接口 22。 但是，USB接口 22具有當不用時中止到數據收集器16 的能力，并且不需要單獨的電源來工作或因特網服務，這有時可能很難獲得。因而，由箭頭28描述的連續的數字振動數據流可以形成在 USB接口 22和數據收集器16之間，
DSP 24包括一個或多個模數轉換器(未示出)，用于將模擬振動 數據轉換為自述數據對象或數字振動數據。根據一個實施例，DSP 24 被配置為從該數字振動數據中構造振動數據分組作為條件信號，該條 件信號由USB接口 22發送到數據收集器16用于存儲和/或進一步的處 理。
數據收集器16可以是適合于收集振動數據的任何傳統數據收集 設備。在一個實施例中，數據收集器16包括機殼30和用于存儲振動 數據的數據存儲設備32。根據一個非限制的示范性實施例，數據收集 器16是便攜式的。當然，在其它示范性實施例中，數據收集器16可 以是固定的設備。根據一個非限制的實施例，數據存儲設備32是設置 于機殼30內的固態設備。當然，根據本發明的示范性實施例，可以使 用任何合適的數據存儲類型。數據收集器16包括中央處理單元(CPU) 34，用于控制數據收集器16的操作。在一個例子中，CPU 34解析 (parse )振動數據分組并且將振動數據存檔到數據收集器16的數據存 儲設備32中的適當的目錄中。在另一個例子中，CPU 34執行各種測 量(例如，抽取條件信號、數字濾波等)并且將輸出存儲在數據存儲 設備32中。CPU 34可以是被配置為用于執行這里描述的方法和/或功 能的任何傳統處理單元。在一個示范性實施例中，CPU 34包括硬件和 /或具有計算機程序的軟件/固件的組合，當加載該計算機程序并運行 時，允許CPU 34工作以使得它執行這里描述的方法。
數據收集器16還包括電源36，用于向系統10中的部件提供電功 率。在一個實施例中，電源36是可再充電的電池，其可以保持足夠的 電力以使得用戶完成測試而不需要對電源36重新充電，同時在尺寸上 仍然很緊湊。例如，電源36可以是具有大約6到8小時的電池壽命的 可再充電電池。在另一個例子中，電源36可以是具有大約6到8小時 的電池壽命的不可再充電電池。應當理解，才艮據應用，電源36可以是 任何尺寸的并且支持任何數量的電功率，不應該局限于上面闡述的例 子。
根據一個實施例，數據收集器16的電源36經由USB連接器26向 USB通信設備14及其部件提供電功率。因而，當USB通信設備14耦合到數據收集器16的機殼30時，數據收集器16加電時，USB通信設 備14可以被加電。當數據收集器16斷電或休眠時，USB通信設備14 處于相同的狀態，從而進一步最小化電源36的功率消耗。根據一個實 施例，電源36還可以有效地為多個傳感器12供電。在可替換的實施 例中，傳感器12由單獨的電源供電。
在一個示范性實施例，數據收集器16還包括用于在存儲在數據存 儲設備32之前臨時存儲振動數據分組的第一組緩沖器38和臨時存儲 解析的振動數據分組的第二組緩沖器40,如圖2所示。在此實施例中， 來自于USB接口 22的每個條件信號以連續方式存儲在第一組緩沖器 38中的一個緩沖器中。例如， 一個條件信號被存儲在第一緩沖器中； 下一條件信號被存儲在第二緩沖器中；等等。隨著第一組緩沖器38中 的緩沖器的填滿或一旦第一組緩沖器38充滿，則CPU 34從第一組緩 沖器38中一次一個地獲得條件信號并且解析該信號，并且以有序的方 式將解析的信號臨時存儲在第二組緩沖器40中。隨著第二組緩沖器 40中的緩沖器的填滿或一旦第二組緩沖器40充滿，則CPU 34從第二 組緩沖器40中獲得解析的信號并且以有序的方式將解析的信號存檔 到數據存儲設備32中。此過程是連續的，直到所有的數據都被保存在 數據存儲設備32上。預期僅僅單組緩沖器被用來臨時存儲解析的信 號。當然，緩沖器組的數目可以根據應用而變化，并且不應該局限于 此處的配置。應當理解，根據其它的示范性實施例，來自于USB接口 14的條件信號還可以不用被解析而被直接保存在數據存儲設備32上。
現在參考圖3，現在將討論一種根據本發明的示范性實施例的用 于從多個傳感器傳輸原始的模擬振動信號并且將該信號轉換為用于存 儲在數據存儲設備上的自述數據對象的方法。
在步驟IOO，多個傳感器12感測由工作機器產生的振動。多個傳 感器12產生與原始模擬振動信號相對應的電信號。
在步驟102， DSP 24接收原始模擬振動，以及調節并對該信號進 行采樣以產生數字振動數據。DSP 24利用模數轉換器將模擬振動數據 轉換為數字振動數據。
在步驟104， DSP 24從數字振動數據中構造振動數據分組作為條
件信號。
在步驟106， USB接口 22向數據收集器16發送條件信號(振動數據分組)。
在步驟108，數據收集器16解析該振動數據分組并且將解析的振 動數據分組存儲在數據存儲設備32中。
盡管已經結合僅僅有限數目的實施例詳細描述了本發明，但是應 當容易地理解，本發明不局限于這樣公開的實施例。相反，可以修改 本發明以合并之前未描述的任何數量的變化、更改、替換或等效設置， 但是其相當于本發明的精神和范圍。另外，盡管已經描述了本發明的 各個實施例，但是應當理解，本發明的各方面可以僅包括所描述的實 施例中的一些。因此，本發明不應被看作局限于前面的描述，而是僅 僅由所附權利要求書的范圍限制。
元件列表
10便攜式振動數據采集系統
12傳感器
14 USB通信i殳備
16數據收集器設備
18模擬振動信號
20信號線
22 USB接口
24數字信號處理器(DSP) 26 USB連接器 28連續的數字振動數據流 30機殼
32數據存儲設備
34中央處理單元(CPU)
36電源
38第一組緩沖器 40第二組緩沖器
權利要求
1.一種用于收集并分析振動數據的系統(10)，該系統包括至少一個傳感器(12)，用于感測振動并且產生對應于所感測的振動的電信號；通用串行總線(USB)通信設備(14)，用于從該至少一個傳感器(12)接收對應于所感測的振動的電信號，并且調節和對所述電信號進行采樣以產生條件信號；以及數據收集器(16)，用于接收所述條件信號并且將所述條件信號存儲在數據存儲設備(32)中。
2. 如權利要求1所述的系統，還包括中央處理單元(34)，用于控 制該系統的操作。
3. 如權利要求l所述的系統，還包括至少一組緩沖器(38)，用于 在將條件信號存儲在數據存儲設備(32)之前臨時存儲所述條件信號
4. 如權利要求1所述的系統，其中所述USB通信設備(14)包括用 于調節所述電信號和對所述電信號進行采樣的數字信號處理器(24 )
5. 如權利要求4所述的系統，其中所述數字信號處理器(24)被配 置為以不同的采樣率對該電信號進行采樣。
6. 如權利要求1所述的系統，其中所述USB通信設備(14)包括用 于將所述條件信號傳輸到數據收集器(16)的USB接口 (22)。
7. 如權利要求1所述的系統，其中所述數據收集器(16)包括被配 置為向USB通信設備(14)提供電力的電源(36)。
8. 如權利要求1所述的系統，其中多個傳感器(12)中的每一個包 括響應于振動產生電信號的振動換能器。
9. 如權利要求1所述的系統，其中該數據存儲設備(32)是固態驅 動器。
全文摘要
USB振動數據采集。提供一種用于收集并分析振動數據的系統(10)。該系統包括至少一個傳感器(12)，用于感測振動并且產生對應于所感測的振動的電信號；通用串行總線(USB)通信設備(14)，用于從該至少一個傳感器(12)接收對應于所感測的振動的電信號，并且調節該電信號和對該電信號進行采樣以產生條件信號；和數據收集器(16)，用于接收該條件信號并且將該條件信號存儲在數據存儲設備(32)中。
文檔編號G01H1/00GK101685032SQ200910204430
公開日2010年3月31日 申請日期2009年9月25日 優先權日2008年9月26日
發明者M·L·基德, N·A·韋勒, R·T·小萊恩, T·F·卡爾布 申請人:通用電氣公司
專業數控銑床產品供應商
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