一种自动降噪的振动信号采集系统与方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115560847A(43)申请公布日2023.01.03(21)申请号202211149086.5(22)申请日2022.09.20(71)申请人南昌大学地址330000江西省南昌市红谷滩新区学府大道999号(72)发明人张纯万若青(74)专利代理机构南昌金轩知识产权代理有限公司36129专利代理师殷康明(51)Int.Cl.G01H17/00(2006.01)G06N3/04(2006.01)G06N3/08(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图4页(54)发明名称一种自动降噪的振动信号采集系统与方法(57)摘要本发明提供的自动降噪的振动信号采集系统，包括感器模块、时钟芯片、模数转换器、可编程逻辑器件、数字信号处理芯片、神经网络处理器、JTAG接口，传感器模块用于采集振动信号，将振动信号以模拟信号的形式接入数模转换器；时钟芯片用于为系统提供运行时钟信号；可编程逻辑器件与模数转换器电性连接，且为模数转换器提供采样时钟信号；模数转换器接收到采样时钟信号后，将传感器端的模拟信号转换为数字信号传入数字信号处理芯片；神经网络处理器写入了盲噪自编码器的网络结构；JTAG接口用于对系统内各部件的编程与调试。本发明的自动降噪采集系统降噪过程简单，无需信号先验信息或人为设置降噪参数。CN115560847ACN115560847A权利要求书1/2页1.一种自动降噪的振动信号采集系统，其特征在于，所述自动降噪的振动信号采集系统包括：传感器模块、时钟芯片、模数转换器、可编程逻辑器件、数字信号处理芯片、神经网络处理器、JTAG接口，所述传感器模块用于采集振动信号，将振动信号以模拟信号的形式接入所述数模转换器；所述时钟芯片用于为系统提供运行时钟信号；所述可编程逻辑器件与所述模数转换器电性连接，且为模数转换器提供采样时钟信号；所述模数转换器接收到采样时钟信号后，将传感器端的模拟信号转换为数字信号传入数字信号处理芯片；所述数字信号处理芯片用于系统控制和数据处理的微处理器；所述神经网络处理器写入了盲噪自编码器的网络结构；所述JTAG接口用于对系统内各部件的编程与调试。2.根据权利要求1所述的一种自动降噪的振动信号采集系统，其特征在于：所述可编程逻辑器件提供的采样时钟信号为均匀采样或双重采样。3.根据权利要求1所述的一种自动降噪的振动信号采集系统，其特征在于：所述时钟芯片包括晶体振荡电路和充电电路。4.根据权利要求1所述的一种自动降噪的振动信号采集系统，其特征在于：所述可编程逻辑器件包括控制电路、计数器和脉冲合成电路。5.根据权利要求1所述的一种自动降噪的振动信号采集系统，其特征在于：所述神经网络处理器包括负责训练神经网络的训练模块和负责降噪处理的预测模块。6.根据权利要求1所述的一种自动降噪的振动信号采集系统，其特征在于：所述盲降噪自编码器的编码层由三层卷积层构成，每层卷积层之后都与池化层相连接，解码层则使用三层上采样池化层与三层卷积层连接完成解码，最后与全连接层相接输出结果，其中卷积层都使用ReLU激活函数。7.一种自动降噪的振动信号采集方法，其特征在于，所述自动降噪的振动信号采集方法采用上述权利要求1‑6中任意一项所述的自动降噪的振动信号采集系统，所述自动降噪的振动信号采集方法包括以下步骤：步骤1，预采集信号；在预采集模式下，由时钟芯片、DSP控制电路和CPLD生成对应采样频率的双重采样时钟信号；CPLD输出双重采样时钟信号至ADC数模转换模块，控制其以双重采样方式采集传感器端的振动信号：ADC在设定采样频率的均匀采样点获得信号数据之后，间隔时间Δt再次补充采样数据并传输至DSP中，由DSP生成训练样本数据s1和s2；步骤2，训练降噪网络；神经网络处理器NPU接收来自DSP的训练样本对s1和s2，分别作为神经网络的输入和标签，启用训练模块对降噪自编码器进行训练；训练完成后的网络参数保存至预测模块，便于正式采集时快速完成对振动信号的降噪处理；步骤3，正式采集；正式采集数据阶段可控制CPLD关闭双重采样，ADC采样模块按设定采样频率以均匀采样正常采集振动信号；DSP将采集的原始数据s输入NPU的预测模块中进行2CN115560847A权利要求书2/2页降噪处理，得到降噪信号8.根据权利要求7所述的一种自动降噪的振动信号采集方法，其特征在于：步骤1中的样本生成的具体步骤包括：对每个采样点的数据和随机取二者之一组生成观测信号s1，再由剩余的数据生组成观测数据s2。3CN115560847A说明书1/4页一种自动降噪的振动信号采集系统与方法技术领域[0001]本发明涉及信号采集降噪技术领域，尤其涉及一种自动降噪的振动信号采集系统与方法。背景技术[0002]振动信号是结构状态信息的重要载体，