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impulse 发表于 2014-4-20 11:46

谈一下无线振动监测

本帖最后由 impulse 于 2014-4-20 14:24 编辑

论坛上有一些无线（WI-FI）振动测试产品简介，看起来很“高大上”，其实实现起来太简单。以下是我的试验验证，其实早就已经可以开发类似产品，只是觉得这种无线振动监测产品不好定位，一直没去深入做，最近因为有个电厂辅机的无线振动在线监测项目才重新启动来搞。
1、首先谈一下无线怎么实现，这个做硬件开发的都知道，现在这种wifi模块已经满大街都是了，淘宝上几十块钱就搞定，很容易集成到采集卡中；
2、只要你的采集卡支持网络数据接口，都可以实现wifi无线采集；
3、目前市面上的wifi无线振动检测产品只是简单的做做振动幅值检测、FFT等等，没有做转速阶比跟踪，不能计算一倍频相位，当然也就不能用于动平衡 加重试验，当然从产品功耗角度出发，也不容许做这些复杂的内容；
4、我的项目因为不需要考虑电源问题，做起来就没那么多顾虑了，所以我方案才能做得真正“高大上”---实现有线振动监测系统的全部功能。
5、说一下我的验证系统构成：NI9162+NI9263+NI9191+NI9200。9162通过USB连接笔记本，和9263一起实现一个信号发生器功能，模拟1个键相转速 和3个振动通道，当然是连续变速信号，模拟现场设备升降速过程；9191是一块无线WIFI采集机箱，9220是一块16通道同步信号采集模块，它们一 起完成振动、键相信号无线采集、阶比跟踪分析。其实如果有能力自己开发硬件完全可以不用NI的东西，太贵了。


6、试验结果：原始采样频率如果设为50k，16通道同时采集，会出现通信中断，但是不影响分析（见下图），可能之间会丢失一部分数据，我的系统是 按照每0.5秒一次实现连续采集和分析的，条件确实有点苛刻，实际现场5秒更新一次数据就行了。试验是在办公室无线网络环境中进行的，同时有多台电脑挂在网上，可能对通信也会产生影响，另外试验时为了说明问题，无线采集器和笔记本距离较近（这个应该不是问题，wifi对距离要求没有那 么高，并且实际安装现场很空旷）。


7、如果按20k采样频率，8通道同时采集，基本数据通信可以不会中断。
8、系统实现的功能：bode图、趋势图、波形图、极坐标图、频谱图、阶比谱图、包络阶比谱图、三维瀑布图、三维层叠图，轴心轨迹图、轴中心位置图（需要安装电涡流振动通道对）。

impulse 发表于 2014-4-20 14:06

本帖最后由 impulse 于 2014-4-20 14:08 编辑

再上2张图，生成信号和采集分别在2台相距20余米电脑上，（不同的办公室，中间墙体隔断），用了一个单独的小无线路由器。效果非常好，数据不丢失。

                                                      产生模拟信号


                                                   无线采集分析

chybeyond 发表于 2014-4-20 14:52

这个确实很有用，学习了

yghit08 发表于 2014-4-21 09:51

在大型结构中，比如大型桥梁，见过有文章用卫星作为通信手段采集信号。大型的传感器生产商亦有这类无线传感器生产，也就是与之无线采集设备也是做的不错的。不知楼主是偏向于测试自己构建的无线数据采集系统的性能么？

impulse 发表于 2014-4-21 10:01

本帖最后由 impulse 于 2014-4-21 10:10 编辑

是这样的，无线本身来说，实现起来很简单，关键要在性能、带宽、功耗上做取舍，比如ZigBee，受带宽限制，你很难做到高采样率，2k一般基本就到了极限，并且很难有高的同步精度，现在也就1ms左右，这对于大型结构监测是没问题，我也曾做过500kV大跨越输电塔的无线振动数据采集和模态分析，在线的，但是这种采样率对于旋转机械基本无解。对于旋转机械，采集信号，fft那些都是简单的东西，难点在于阶比跟踪，计算准确的一倍频相位，如果把阶比跟踪放到无线中，难度自然更大。

黄狗犁田 发表于 2014-4-21 10:43

学习~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

yghit08 发表于 2014-4-21 11:15

有针对性，有特殊要求，学习了

vib001 发表于 2014-4-21 16:13

支持楼主研究。

sendig089 发表于 2014-4-22 08:39

主任说的很有道理，简单的数据采集个频谱分析实现起来比较容易，我们公司现在也在研发高端无线测振设备呢。感觉他们很忙！

pasuka 发表于 2014-4-23 12:57

个人感觉难度有2点：
1、电源问题，桥梁结构的在线监测要求时间较长，外接电源使用受限制；
2、传感器数量增加后，数据收发和时间同步的问题，需要增加中继节点；
btw，国外大学的某些课题组已经有开源的硬件和软件资源供下载了
国内的话，美新半导体也有类似的半成品可以购买

ctgu_zheng 发表于 2014-4-23 16:00

传感器的信号输出 可以无线吗 好像大部分都是有线的啊
如果能把传感器的无线输出集成到信号电路里面 整个传感器做的很小 这样不需要考虑布线 前景应该很好

impulse 发表于 2014-4-23 16:53

ctgu_zheng 发表于 2014-4-23 16:00
传感器的信号输出 可以无线吗 好像大部分都是有线的啊
如果能把传感器的无线输出集成到信号电路里面 整个 ...

把传感器的无线输出集成到信号电路里面，这个现在实现起来不难，难在功耗，实际上还是那句话，在性能和带宽、功耗之间做选择。

alvindhp 发表于 2014-4-25 02:17

学习了，谢谢                        

alvindhp 发表于 2014-4-25 02:24

pasuka 发表于 2014-4-23 12:57
个人感觉难度有2点：
1、电源问题，桥梁结构的在线监测要求时间较长，外接电源使用受限制；
2、传感器数 ...

这两点一些小的startup公司都已经解决了。听过这个公司的报告，几个伊朗人做的传感器能耗狂低，安装简单的要命。呵呵，好像我在打广告一样。

http://www.resensys.com

xiaojunjie 发表于 2014-4-28 21:50

学习了，楼主威武

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