谈一下无线振动监测

impulse · 发表于 2014-4-20 11:46

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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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