DSP中的一种旋转机械实时特征提取及测试数据压缩系统设计
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2020-10-21
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DSP中的一种旋转机械实时特征提取及测试数据压缩系统设计中的一种旋转机械实时特征提取及测试数据压缩系统设计
旋转机械振动监测向智能化、系统化、早期化、网络化方向发展，以多种类、多通道、大动态范围传感器信号
程控调理、高速、高精度连续采集、实时测试数据压缩的高性价比ATS为研制目标，借鉴VXI/PXI技术，基于
ISP/FPGA、多SHARC DSP并行处理技术、全数字化测试技术等，详细介绍了开放型、模块化ATS各功能模块
的设计与开发，在发动机等大型旋转机械综合测试中取得了良好应用效果，在高端智能仪器、军用ATE等领域
具有广泛的适用性和可移植性。因此，针对大型转转机械监测系统信号种类繁多、频带宽、动态范围大，瞬时
性强等特点，并以多种类、多通道传感器信号高速高精度连续采集、实时状态特征提取和测试数据压缩的高
旋转机械振动监测向智能化、系统化、早期化、网络化方向发展，以多种类、多通道、大动态范围传感器信号程控调理、高速、高精度连续采集、实
时测试数据压缩的高性价比ATS为研制目标，借鉴VXI/PXI技术，基于ISP/FPGA、多SHARC DSP并行处理技术、全数字化测试技术等，详细介绍了开放
型、模块化ATS各功能模块的设计与开发，在发动机等大型旋转机械综合测试中取得了良好应用效果，在高端智能仪器、军用ATE等领域具有广泛的适用
性和可移植性。因此，针对大型转转机械监测系统信号种类繁多、频带宽、动态范围大，瞬时性强等特点，并以多种类、多通道传感器信号高速高精度连
续采集、实时状态特征提取和测试数据压缩的高性价比、网络型ats为研制目标，笔者对该技术进行了较为细致地探索。
需求分析及总体设计思路 需求分析及总体设计思路
数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世
纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通
过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里，数字信
号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。德州仪器、Freescale等半导体厂商在这一领域拥有很强的实力。
基于以上分析，大型旋转机械状态特征实时提取与测试数据压缩（处理）系统应具有以下性能：应包括通信控制模块、高速连续采集、高精度连续采
集、多功能传感器调理采集与实时处理模块以及智能时间频率测量模块等，各模块并行工作，且自带高性能dsp,以是现在连续采集的同时进行测试数据压
缩等处理，通信控制模块对内实现同步控制和综合触发，对外有网络接口和海量数据缓存设备。高速、高精度、多功能传感器连续采集与实时处理模块分
别对传感器信号或电压信号进行调理、滤波、连续采集、实时处理和同步传送等，智能时间频率测量模块用于转送等脉冲式传感器信号测量，也可接入ttl
信号直接进行时间计数和频率测量。既可作为专用旋转机械状态检测、特征提取和测试数据实时压缩、又可作为通用测试平台。
系统研制 系统研制
针对大型旋转机械特征提取和测试数据实时压缩需求分析和开放性体系结构设计、结合pc104嵌入式系统功能强、体积小、兼容性好、工作稳定、适应
性强,特别是具有产品化的网络通信和海量存储固态盘接口等优点，整合vxi总线、多dsp（sharc）并行处理,高速缓存、vi以及网络技术等先进技术，按照测
量、控制、通信、计算机（mc3）一体化系统的思路，本着先进、实用、可靠和经济的原则，笔者自主研发的具有实时特征提取和测试数据压缩能力的高
性价比ats如图2所示。
在图2中，（1）为系统机箱前视图；（2）为系统机箱后视图；（3）为八通道大动态范围计数器程控模拟前端调理卡；（4）为智能计数器卡；（5）
为多功能传输器调理及采集板；（6）为仪器内部底板总线；（7）为零槽通信控制卡；（8）为四通道高速连续采集及实时处理卡；（9）为四通道高精度
连续采集及实时处理卡。
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