研華高速采集卡在船舶状态监测中的具体应用.docVIP

系统需求 整个系统硬件采用研华ACP-4001工业工作站 系统描述 图1 系统的工作原理 发动机在正常时，其振动的声音及其自身的振动频谱是有规律的，但是一旦发动机出现异 常时，其频谱便会出现变异和失真。因此，可以通过监测发动机转动时的声音及其自身振 动信号来判别发动机的健康状态。在发电机状态监测中，发动机转动时自身发出的声音的 监测是一个关键，其次，为整个电机机身的振动监测。在旋转机械声音处理方面，采用滤波器输出用A/D转换器以每秒8采样，每连续存储或个取样为一帧 图2 流程图 PCI－1714应用的几项关键技术 振动和噪声测试技术的实时性很强，要求其数据的存储和传输必须通畅迅速。为了达到性能上的要求，应该特别注意以下几方面：IFO的运用为了实时处理，避免数据覆盖，软件设置FIFO作为数据缓冲区，大小设置为帧长度的4倍左右。在，将到的数据存入FIFO，只有当其中的数据达到一个语音帧的长度后，才将数据由FIFO取出，送入编码数据缓冲区。同样地，经过解码的数据也是存入发送FIFO，在中断到来时，从发送FIFO中取得数据，送到发送寄存器中输出。程序中利用的结构特性，将FIFO设置为循环缓冲区(Circ-Buf)，这样在指针到达缓冲区的底部时，系统会自动修改指针指向缓冲区的头部，而不需人为地修改。数据精度的处理，为确保运算精度和防止数据溢出，在实现过程中主要采用了两种方法：一是对某些精度要求较高的运算，将计算的中间变量采用32位来表示；二是对于幅度范围变化比较大的变量或数组，如激励增益、自适应码本的自相关数组等，采用标量浮点或块浮点表示，用一个字存储使该数或数组规格化所需的左移位数(EXP)，其余字存储规格化后的尾数，不仅能够提高运算速度，还可以确保数据的精度。 图3：声音与振动实时监测分析图 项目实施（产品型号及详细产品规格） 产品 说明 一款4U高、19寸架装机箱，可以上标准19工业机柜带6.4寸TFT LED显示、分辨率为640x480；内置超薄键盘和触摸板、前置USB接口整合型IPC系统，低成本，节省显示器空间工业自动化监控系统 PCI－1721 具有12位分辨率D/A, 具有5M数字更新率每模拟量输出D/A转换实时波形输出， PCI－1714 采样速率为30 MS/s、内含四个独立模拟数字转换器（ADC），可使四个通道同步取样、32K的FIFO，这是系统设计的关键部件。. 系统架构图 总结 基于高速数据采集的船舶健康状态的监测目前是一们新兴学科，关键是基于PCI总线的高性能高速数据采集板卡的研制在基于PC系统的SCADA系统中一直是一个难点，因为高速数据采集板卡的研制不仅要求数据采集具有急速的信号采样频率，更为重要的是要求有较大的板载高速存储空间、信号的同步技术、高速数据锁存技术以及数据传输技术。作为eAutomation的倡导者的Advantech公司，推出的PCI－1714板卡，采样速率高达30MS/s、具有四路同步锁存、同步采集、同步存储，对采集的数据采用DMA传输方式等特性，满足了现代工业对一些语音、振动信号处理的要求，本系统的成功应用便是一个证实。  项目介绍:从某种意义上讲，船舶的辐射噪声的强弱对其自身的安全有着极其重要的影响，因此船舶辐射噪声的测量一直倍受关注。由于发电机旋转时的声音和振动信号的采集与发动机非定常失速过程的记录要求进行多通道、大容量数据的实时测量、采集和存储、高速多通道的FFT分析和可视化的数据显示，数据的采集速率至少要8～10MS/s，因此对于一套能实施可行的可用于对发电机状态监测系统而言，除了需要具有高速处理能力的计算机系统外，更为重要的是需要具有板载高速存储、同步锁存、高速且多路同步数据采集、同时具有较高的信号抗混叠特性的DAQ硬件板卡。目前具有高达10MS/s以上高速且同步数据采集板卡并不多见，只有少数几家公司才拥有此项关键技术。在过去的几年内，由于受工业控制计算机（IPC）的运算速度，可靠性以及A/D采集卡的采集速率的限制以及采集设备本身的抗信号混叠特性的制约，使得船舶辐射噪声测量是一件极其复杂的工作。即使能从欧美等先进的国家能进口到高速采集卡，但由于其配套的应用软件极其昂贵，同时高速采集卡也是价格不菲，往往使使用单位和船舶噪声监测设备的研发单位望尘莫及。随着我国工业控制技术的飞速发展，我国的IPC研发能力以及高速采集卡的研制设计能力也得到了长足的发展。Advantech(研华)是目前工业控制领域中eAutomation的引领者，其PCI－1714专为高速数据采集与处理应用场合而设计，由于数据采集速度高，可达30MS/s，同时具有较高的信号抗混叠