带频谱分析功能的振动分析仪的制作方法

本发明涉及带频谱分析功能的振动分析仪。

背景技术：

振动分析是机械设备状态监测和故障诊断的一个重要手段，其本质是利用加速度传感器拾取设备的振动信号，当机械设备运转过程中出现异常情况时，一般会出现振动的加大和变化，比如机械松动、基座不稳等等都可以引起较大的振动，因此可以根据对振动信号进行测量处理和分析识别的结果，在设备不停机、不解体的情况下，对故障的原因、部位以及劣化程度进行诊断。尽管旋转设备的振动问题往往是由多种因素综合所致，但是各种类型的振动仍有其固有属性，除振动发生过程和振动特征上的表现有所不同外，通常振动频谱可以比较完整地反映出振动的性质，可以根据测量的振动频谱分布查找引起振动异常的原因。目前的测振仪普遍存在的问题是：大多是模拟信号，数字化仅仅是靠一个表头芯片转换成可以识读的数字，不能存储和传输。功能比较简单，仅能有速度、加速度、位移的瞬时值或者有效值，没有波形信息，无法比较历史趋势。而精度较高的测振系统多数体积大、不便于携带，无法满足现场测试的需求，无法获取频域信息，大大限制在故障分析方面的应用。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有产品中的不足，提供带频谱分析功能的振动分析仪。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

带频谱分析功能的振动分析仪，包括振动传感器模块p、电荷放大器、可编程放大器、椭圆滤波器、液晶屏、无线模块、arm处理器，所述振动传感器模块p通过电荷放大器与可编程放大器电性连接，所述可编程放大器通过椭圆滤波器与arm处理器电性连接，所述可编程放大器、液晶屏、无线模块都与arm处理器电性连接，所述arm处理器内嵌有adc模块，所述无线模块用于与终端设备进行通信，所述液晶屏用于显示振动的波形和fft转换后的频谱图。

作为优选，终端设备为智能手机或电脑。

作为优选，所述无线模块为蓝牙模块。

作为优选，所述arm处理器采用stm32f722ret6芯片。

作为优选，所述电荷放大器包括运算放大器u1、运算放大器u2、电阻r2、电阻r3、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电容c3、电容c5，所述运算放大器u1的反向输入端通过电阻r3连接振动传感器模块p，所述运算放大器u1的同向输入端连接地信号gnd，所述运算放大器u1的反向输入端通过电容c3连接运算放大器u1的输出端，所述电容c3与电阻r2相并联，所述运算放大器u1的输出端通过电阻r5连接运算放大器u2的同向输入端，所述运算放大器u2的反向输入端通过电阻r7连接地信号gnd，所述运算放大器u2的反向输入端通过电阻r6连接运算放大器u2的输出端，所述运算放大器u2的输出端连接电容c5的一端，所述电容c5的另一端用于连接可编程放大器。

作为优选，运算放大器u1、运算放大器u2的芯片型号都为mcp6072-e/mny。

作为优选，可编程放大器包括mcp6s21芯片u3、电阻r8、电阻r9、电容c6，所述mcp6s21芯片u3的2管脚连接电容c5的另一端，所述mcp6s21芯片u3的2管脚、3管脚之间连接电阻r8，所述mcp6s21芯片u3的3管脚、4管脚都连接地信号gnd，所述mcp6s21芯片u3的8管脚通过电阻r9连接3.3v电源，所述mcp6s21芯片u3的8管脚通过电容c6连接地信号gnd，所述mcp6s21芯片u3的5管脚、6管脚、7管脚都连接arm处理器，所述mcp6s21芯片u3的1管脚用于连接椭圆滤波器。

作为优选，椭圆滤波器包括max7412cua芯片u3、电容c7、电容c8、电容c9、电容c10、电阻r10，所述max7412cua芯片u3的2管脚连接mcp6s21芯片u3的1管脚，所述max7412cua芯片u3的3管脚连接地信号gnd，所述max7412cua芯片u3的4管脚连接max7412cua芯片u3的7管脚，所述max7412cua芯片u3的4管脚通过电容c7连接地信号gnd，所述max7412cua芯片u3的4管脚通过电阻r10连接3.3v电源，所述max7412cua芯片u3的1管脚通过电容c8连接地信号gnd，所述max7412cua芯片u3的1管脚连接max7412cua芯片u3的6管脚，所述max7412cua芯片u3的7管脚通过电容c10连接地信号gnd，所述电容c9与电容c10相并联，所述max7412cua芯片u3的5管脚连接arm处理器。

本发明的有益效果如下：本发明的arm处理器采用stm32f722ret6芯片，因此本发明采用高集成度的cortex-m7架构内核的arm处理器作为主控芯片，既能利用自带的adc模块进行数据采集，又能利用内部自带的fpu进行快速傅里叶变换，然后通过液晶屏显示振动的波形和fft转换后的频谱图，能够实现波形显示，能够对测到的振动波形进行实时的频谱分析；本发明的电荷放大器采用mcp6072-e/mny加上电容和电阻搭建电荷放大器，把振动传感器模块p输出的电荷信号转换为电压信号，降低了成本，减小了体积；本发明采用可编程放大器进行电压信号的放大，增加了动态范围；本发明的椭圆滤波器为集成化的有源滤波器芯片，代替自己搭建的滤波器，降低了调试难度，提高了成品率，同时减小了体积；本发明设有无线模块，可以完成数据结果的一键上传到终端设备上，查看方便；本发明体积小、重量轻、低功耗、手持方便、成本低。

附图说明

图1为本发明的模块连接图；

图2为电荷放大器、可编程放大器、椭圆滤波器的电路原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步说明：

如图1所示，带频谱分析功能的振动分析仪，包括振动传感器模块p5、电荷放大器4、可编程放大器3、椭圆滤波器2、液晶屏6、无线模块7、arm处理器1，所述振动传感器模块p5通过电荷放大器4与可编程放大器3电性连接，所述可编程放大器3通过椭圆滤波器2与arm处理器1电性连接，所述可编程放大器3、液晶屏6、无线模块7都与arm处理器1电性连接，所述arm处理器1内嵌有adc模块11，所述无线模块7用于与终端设备进行通信，所述液晶屏6用于显示振动的波形和fft转换后的频谱图。终端设备为智能手机或电脑。无线模块7为蓝牙模块。arm处理器1采用stm32f722ret6芯片。

如图2所示，电荷放大器4包括运算放大器u1、运算放大器u2、电阻r2、电阻r3、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电容c3、电容c5，所述运算放大器u1的反向输入端通过电阻r3连接振动传感器模块p5，所述运算放大器u1的同向输入端连接地信号gnd，所述运算放大器u1的反向输入端通过电容c3连接运算放大器u1的输出端，所述电容c3与电阻r2相并联，所述运算放大器u1的输出端通过电阻r5连接运算放大器u2的同向输入端，所述运算放大器u2的反向输入端通过电阻r7连接地信号gnd，所述运算放大器u2的反向输入端通过电阻r6连接运算放大器u2的输出端，所述运算放大器u2的输出端连接电容c5的一端，所述电容c5的另一端用于连接可编程放大器3。所述运算放大器u1、运算放大器u2的芯片型号都为mcp6072-e/mny。

如图2所示，所述可编程放大器3包括mcp6s21芯片u3、电阻r8、电阻r9、电容c6，所述mcp6s21芯片u3的2管脚连接电容c5的另一端，所述mcp6s21芯片u3的2管脚、3管脚之间连接电阻r8，所述mcp6s21芯片u3的3管脚、4管脚都连接地信号gnd，所述mcp6s21芯片u3的8管脚通过电阻r9连接3.3v电源，所述mcp6s21芯片u3的8管脚通过电容c6连接地信号gnd，所述mcp6s21芯片u3的5管脚、6管脚、7管脚都连接arm处理器1，所述mcp6s21芯片u3的1管脚用于连接椭圆滤波器2。

如图2所示，椭圆滤波器2包括max7412cua芯片u3、电容c7、电容c8、电容c9、电容c10、电阻r10，所述max7412cua芯片u3的2管脚连接mcp6s21芯片u3的1管脚，所述max7412cua芯片u3的3管脚连接地信号gnd，所述max7412cua芯片u3的4管脚连接max7412cua芯片u3的7管脚，所述max7412cua芯片u3的4管脚通过电容c7连接地信号gnd，所述max7412cua芯片u3的4管脚通过电阻r10连接3.3v电源，所述max7412cua芯片u3的1管脚通过电容c8连接地信号gnd，所述max7412cua芯片u3的1管脚连接max7412cua芯片u3的6管脚，所述max7412cua芯片u3的7管脚通过电容c10连接地信号gnd，所述电容c9与电容c10相并联，所述max7412cua芯片u3的5管脚连接arm处理器1。

振动传感器模块p5、电荷放大器4、可编程放大器3、椭圆滤波器2、液晶屏6、无线模块7、arm处理器1都是低功耗元器件。

本发明的arm处理器采用stm32f722ret6芯片，因此本发明采用高集成度的cortex-m7架构内核的arm处理器作为主控芯片，既能利用自带的adc模块进行数据采集，又能利用内部自带的fpu进行快速傅里叶变换，然后通过液晶屏显示振动的波形和fft转换后的频谱图，能够实现波形显示，能够对测到的振动波形进行实时的频谱分析；本发明的电荷放大器采用mcp6072-e/mny加上电容和电阻搭建电荷放大器，把振动传感器模块p输出的电荷信号转换为电压信号，降低了成本，减小了体积；本发明采用可编程放大器进行电压信号的放大，增加了动态范围；本发明的椭圆滤波器为集成化的有源滤波器芯片，代替自己搭建的滤波器，降低了调试难度，提高了成品率，同时减小了体积；本发明设有无线模块，可以完成数据结果的一键上传到终端设备上，查看方便；本发明体积小、重量轻、低功耗、手持方便、成本低。

需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一种具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，总之，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。