基于DSP的手持式滚动轴承缺陷检测诊断仪

　　0引言

　　滚动轴承是机器中的易损零件，许多旋转机械的故障都与滚动轴承的状态有关，轴承的好坏对机器工作状况的影响极大ll]。所以对滚动轴承进行在线状态监测与故障诊断有着十分重大的意义。传统的手持式滚动轴承检测仪通常基于单片机系统，受其硬件资源、算法和速度的限制，主要完成振动信号时域特征的测量，并且测试精度低，实时性差，无故障诊断功能。随着信息技术革命的深人和计算机技术的飞速发展，数字信号处理技术已经在各种领域中得到了越来越广泛的应用。而DSP芯片的出现则为数字信号处理算法的实现提供了可能。在对滚动轴承进行检测和故障诊断过程中，采用DsP技术可很方便地实现对振动信号的数字滤波、FFT变换、小波变换等各种信号处理，极大地提高了滚动轴承检测诊断系统的性能和设计的灵活性。为了克服传统手持式检测仪的不足，本文提出一种基于DSP与MCU的主从式双CPU结构的滚动轴承检测诊断仪，充分利用DSP强大的、快速的数据处理能力和通用微处理器MCU控制能力强的优势，可完成对振动信号的数字滤波、时域特征检测、频域特征检测、小波分析处理以及滚动轴承的故障诊断。并且该检测仪具有无线通信功能，通过与无线局域网进行数据交换，可方便地实现滚动轴承的远程监测和诊断。与传统滚动轴承检测仪相比，该检测仪在实时性、测量精度、功能实现方面都具有较大的优势。

　　1检测仪的总体结构设计

　　由于单片机的控制能力强，但总线位数少，运行速度慢。而DSP的运算能力强，总线宽度宽，但控制能力相对较弱。所以根据单片机MCU和DSP各自的优点构建了基于主从式双CPU结构的手持式滚动轴承缺陷检测诊断仪如图1。该检测诊断仪主要由DSP与MCU构成。MCU小系统主要完成振动信号采集、人机接口以及与无线局域网进行无线通信的功能，包含传感器及信号调理电路、A/D转换电路、存储器电路、液晶显示、键盘控制、无线通信及实时时钟。DSP小系统则主要完成信号处理运算功能，主要包含快擦除存储器、ITAG仿真接口。DSP与MCU之间通过并行通信接口电路实现数据交换。该通信接口电路将MCU接收到的外界干预交给DSP，同时将DSP处理信号后获取的特征值以及需要显示或通信的数据送给MCU。

　　基于系统设计时系统体积小，功耗低的要求，DSP芯片选用竹的新一代定点16位数字信号处理器TMS32OCSO。该芯片是为实现低功耗、高性能而专门设计的定点DSP芯片，适用于远程通信、手持式无线通信产品以及实时嵌人式系统。器件不仅功耗低，而且将逻辑电路、模拟组件、大容量存储器等集成化，从而减少了系统体积，提高了系统性能。主要特点有: