本實用新型涉及一種基于以太網的振動信號采集和傳輸系統，屬于測繪技術領域。
背景技術：
目前，生產實踐中存在著大量的機械振動現象，有的有助于人們的生產，有的則是非常有害的，機械振動信號信息承載著機械設備工作中所蘊含的大量有用的信息。在工業生產中必須對設備進行振動狀態監測，以便深入了解機械工作的機理與特征，及時準確發現異常，提前預警。為了提高監控系統的準確性和實時性，設計了一種基于以太網的振動信號采集和傳輸系統，通過模擬信號采集模塊采集到設備運行時所產生的聲音信號，經過處理再通過以太網傳輸數據，提高了工業控制中的信號采集處理以及傳輸抗干擾能力，能夠對設備振動數據進行快速精確的采集。
以前采用串口等傳輸方式來傳輸獲取到的振動信息，具有傳輸量小，傳輸速度慢的缺點，現在采用以太網來傳輸振動數據，就可以實現大數據量的傳輸，以及快速的數據傳輸，相對于以往的傳輸方式，具有更大的優勢。
技術實現要素：
本實用新型要解決的技術問題是提供一種基于以太網的振動信號采集和傳輸系統，有效地解決了在工業生產中必須對設備進行振動狀態監測，以便深入了解機械工作的機理與特征，及時準確發現異常，提前預警的問題，本實用新型利用了以太網來傳輸振動數據，在成本和技術上都具有比較好的優勢，同時結構簡單，操作方便，性能穩定。
本實用新型技術方案是：一種基于以太網的振動信號采集和傳輸系統，包括聲發射傳感器1、模擬信號采集模塊2、A/D轉換模塊6、主控制器模塊9和以太網傳輸模塊10、LMD服務器13；
所述的聲發射傳感器1與模擬信號采集模塊2輸入端連接，模擬信號采集模塊2的輸出端與A/D轉換模塊6，A/D轉換模塊6與以太網傳輸模塊10連接，模擬信號采集模塊2輸入端、A/D轉換模塊6均與主控制器模塊9連接，主控制器模塊9通過以太網接口電路11與LMD服務器13連接。
所述的模擬信號采集模塊2包括信號放大器3、增益放大模塊4、D/A轉換器5，信號放大器3輸入端與聲發射傳感器1連接，輸出端與增益放大模塊4的一個輸入端連接，增益放大模塊4的另一個輸入端與D/A轉換器5的輸出端連接，D/A轉換器5的輸入端與主控制器模塊9連接，增益放大模塊4的輸出端與A/D轉換模塊6連接。增益放大模塊4的作用主要由增益放大電路組成，在本系統中，該模塊分為前置放大電路和二級放大電路，第二級的增益可以由主控制器模塊9進行調節。由于主控制器模塊9提供的增益控制信號為數字信號，以AD603AR為增益可控的運算放大器需要的控制信號為模擬信號，所以需要加一個D/A轉換器5。
所述的A/D轉換模塊6包括A/D驅動模塊7和A/D轉換器8，A/D驅動模塊7的輸入端與模擬信號采集模塊2連接，輸出端與A/D轉換器8的一個輸入端連接，A/D轉換器8的另一個輸入端與主控制器模塊9連接，A/D轉換器8的輸出端與以太網傳輸模塊10連接。A/D轉換模塊6主要由A/D轉換芯片AD9225及其驅動電路組成，實現對信號數據的模數轉化。AD9225芯片是擁有12位精度的高速模數轉化芯片，具有低功耗、高性能、轉換無失碼和單電源供電等優勢，并且輸出的數據格式為二進制。
所述的以太網傳輸模塊10包括以太網接口電路11和FIFO緩存區12，FIFO緩存區的一個輸入端通過電平轉換與A/D轉換模塊6連接，FIFO緩存區的輸出端與主控制器模塊9連接，以太網接口電路11的輸入端與與主控制器模塊9連接，輸出端通過通過以太網接口電路11與LMD服務器13連接。
以太網傳輸模塊10主要實現了對以太網適配器DM9000的控制，來完成數據的以太網通信。太網接口電路11模塊是本環節設計的重點之一，由于DM9000的控制邏輯相對于A/D轉換器8來說是相當復雜的，需要完成對DM9000的讀寫控制，并需要根據DM9000的狀態來調整下一步的操作。該模塊主要由讀寫控制單元及主控制器的主控單元構成。由于數據量較大，傳輸速度快的特點，所以A/D芯片處理完成后，主控制器芯片的處理能力還不能滿足實時傳輸采樣數據的要求，所以要加FIFO緩存區12模塊。
所述的主控制器模塊9采用STM32F103ZET6芯片，STM32103ZET6微處理器屬于Cortex-M3系統架構的STM32系列，用于數據的處理、存儲。控制模塊電路還包括復位電路、啟動選擇電路、時鐘電路和電壓隔離電路等。STM32F103ZET6芯片對數據的處理和存儲屬于自動化領域常規技術手段的應用。
所述的模擬信號采集模塊2內各個組成部分通過I2C總線連接。
所述的LMD服務器13內部集成有LMD振動信號分析算法的服務器，能夠對采集獲得的振動信號進行分析和處理，以便獲取到振動信號的相關信息。
進一步地，所述的聲發射傳感器1采用PXR02傳感器，所述聲發射傳感器1在安裝時，只需將傳感器吸附在機械設備上即可，易于安裝，方便拆卸。根據故障調查報告，機械的故障信號出現在中頻段的范圍為1kHz~10kHz，所以選用聲發射傳感器PXR02，原因是該傳感器諧振頻率為20kHz，靈敏度大于70dB，且自帶磁吸附裝置等特點。
所述的聲發射傳感器1、D/A轉換器5、A/D轉換芯片8AD9225、運算放大器AD603AR、STM32F103ZET6芯片、以太網適配器DM9000均為市面上能買到的常用一些電子器件。
本實用新型的工作原理是：在微處理器STM32控制下，聲發射傳感器1來采集設備運行時產生的聲音信號，經過模擬信號采集模塊2中的信號放大器3，再經過增益放大模塊4，得到的模擬信號再經過A/D轉換模塊6處理得到數字信號，再經過電平轉換輸入到FIFO緩存區12中，然后主控制器9模塊通過PWM輸出來給FIFO緩存區12提供時鐘，以保證高速傳輸。最后在主控制器模塊9控制下，最后經過以太網接口電路11傳輸到遠端LMD服務器13上，下一步進行對于振動信號的分析。
本實用新型的有益效果是：
1、本系統將聲發射傳感器和單片機以及以太網接口結合起來，具有體積小、集成度高、結構簡單、使用成本低等優點；
2、本實用新型既利用了傳統的現場監控設備，又結合了已經完善的網絡體系，將最新的網絡技術和嵌入式技術結合在一起，在成本和技術上都具有比較好的優勢，同時結構簡單，操作方便，性能穩定；
3、可以很好地解決振動信號測量和傳輸中的一些缺點，實現對振動信息的準確、實時測量，這種方法具有一定的推廣應用價值。
附圖說明
圖1是本實用新型連接示意圖。
圖中各標號：1-聲發射傳感器，2-模擬信號采集模塊，3-信號放大器，4-增益放大模塊，5-D/A轉換器，6-A/D轉換模塊，7-A/D驅動模塊， 8-A/D轉換器，9-主控制器模塊，10-太網傳輸模塊，11-以太網接口電路、12-FIFO緩存區、13-LMD服務器。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例，對本實用新型作進一步說明。
實施例1：如圖1所示，一種基于以太網的振動信號采集和傳輸系統，包括聲發射傳感器1、模擬信號采集模塊2、A/D轉換模塊6、主控制器模塊9、以太網傳輸模塊10、LMD服務器13；
所述的聲發射傳感器1與模擬信號采集模塊2輸入端連接，模擬信號采集模塊2的輸出端與A/D轉換模塊6，A/D轉換模塊6與以太網傳輸模塊10連接，模擬信號采集模塊2輸入端、A/D轉換模塊6均與主控制器模塊9連接，主控制器模塊9通過以太網接口電路11與LMD服務器13連接。
實施例2：如圖1所示，一種基于以太網的振動信號采集和傳輸系統，包括聲發射傳感器1、模擬信號采集模塊2、A/D轉換模塊6、主控制器模塊9、以太網傳輸模塊10、LMD服務器13；
所述的聲發射傳感器1與模擬信號采集模塊2輸入端連接，模擬信號采集模塊2的輸出端與A/D轉換模塊6，A/D轉換模塊6與以太網傳輸模塊10連接，模擬信號采集模塊2輸入端、A/D轉換模塊6均與主控制器模塊9連接，主控制器模塊9通過以太網接口電路11與LMD服務器13連接。
所述的模擬信號采集模塊2包括信號放大器3、增益放大模塊4、D/A轉換器5，信號放大器3輸入端與聲發射傳感器1連接，輸出端與增益放大模塊4的一個輸入端連接，增益放大模塊4的另一個輸入端與D/A轉換器5的輸出端連接，D/A轉換器5的輸入端與主控制器模塊9連接，增益放大模塊4的輸出端與A/D轉換模塊6連接。
所述的A/D轉換模塊6包括A/D驅動模塊7和A/D轉換器8，A/D驅動模塊7的輸入端與模擬信號采集模塊2連接，輸出端與A/D轉換器8的一個輸入端連接，A/D轉換器8的另一個輸入端與主控制器模塊9連接，A/D轉換器8的輸出端與以太網傳輸模塊10連接。
所述的以太網傳輸模塊10包括以太網接口電路11和FIFO緩存區12，FIFO緩存區的一個輸入端通過電平轉換與A/D轉換模塊6連接，FIFO緩存區12的輸出端與主控制器模塊9連接，以太網接口電路11的輸入端與與主控制器模塊9連接，輸出端通過通過以太網接口電路11與LMD服務器13連接。
實施例3：如圖1所示，一種基于以太網的振動信號采集和傳輸系統，包括聲發射傳感器1、模擬信號采集模塊2、A/D轉換模塊6、主控制器模塊9、以太網傳輸模塊10、LMD服務器13；
所述的聲發射傳感器1與模擬信號采集模塊2輸入端連接，模擬信號采集模塊2的輸出端與A/D轉換模塊6，A/D轉換模塊6與以太網傳輸模塊10連接，模擬信號采集模塊2輸入端、A/D轉換模塊6均與主控制器模塊9連接，主控制器模塊9通過以太網接口電路11與LMD服務器13連接。
所述的模擬信號采集模塊2包括信號放大器3、增益放大模塊4、D/A轉換器5，信號放大器3輸入端與聲發射傳感器1連接，輸出端與增益放大模塊4的一個輸入端連接，增益放大模塊4的另一個輸入端與D/A轉換器5的輸出端連接，D/A轉換器5的輸入端與主控制器模塊9連接，增益放大模塊4的輸出端與A/D轉換模塊6連接。
所述的A/D轉換模塊6包括A/D驅動模塊7和A/D轉換器8，A/D驅動模塊7的輸入端與模擬信號采集模塊2連接，輸出端與A/D轉換器8的一個輸入端連接，A/D轉換器8的另一個輸入端與主控制器模塊9連接，A/D轉換器8的輸出端與以太網傳輸模塊10連接。
所述的以太網傳輸模塊10包括以太網接口電路11和FIFO緩存區12，FIFO緩存區的一個輸入端通過電平轉換與A/D轉換模塊6連接，FIFO緩存區12的輸出端與主控制器模塊9連接，以太網接口電路11的輸入端與與主控制器模塊9連接，輸出端通過通過以太網接口電路11與LMD服務器13連接。
所述的主控制器模塊9采用STM32F103ZET6芯片。
所述的模擬信號采集模塊2內各個組成部分通過I2C總線連接。
所述的LMD服務器13內部集成有LMD振動信號分析算法的服務器，能夠對采集獲得的振動信號進行分析和處理。
所述的聲發射傳感器1采用PXR02傳感器。
上面結合附圖對本實用新型的具體實施例作了詳細說明，但是本實用新型并不限于上述實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下作出各種變化。