电流数据采集技术

目前，电机故障诊断的方法较多，如***网络、学习、深度学习等。但基于电压电流的诊断是工程实施方便的方法，而用于电机故障诊断的电压电流数据是需要电流电压的波形数据，这必然就涉及到电流电压的采集以及数据分析。工业现场中的电流电压信号是模拟量数据，都是随时间连续变化的，称为连续信号。但对于计算机来说，处理这些连续的信号显然是无能为力，要使计算机能够识别、计算、处理这些连续信号就必须将其转化为离散信号，将连续信号转换为离散信号的过程就叫采样。因此，要分析电流电压的数据，需要模拟量的电流电压数据进行性采样。在模拟量采集领域，必然遵循采样定理，而重要也是基本的采样定理便是香农采样定理。香农采样定理，又称内奎斯特采样定理，是美国物理学家内奎斯特于1924年提出的一个理论。该理论是信息论，特别是通讯与信号处理学科中的一个重要的基本结论。

我们可以同构不同速率测量的正弦波来理解其原因，情况A，频率f的正弦波以同一频率采样，这些采样标记在原始信号的左侧，在右侧构建时，信号错误地显示为恒定直流电压。情况B，采样率是信号频率的两倍。现在信号显示为三角波。这种情况下，f等于奈奎斯特频率，这也是特定采样频率下为了避免混叠而允许的高频率分量。情况C，采样率是4f/3。此时重构的波形无法准确的还原原波形信号。可见，采样率过低会造成波形重构不准确。因此，为了无失真地***原波形信号，采样率fs必须大于被测信号感兴趣高频率分量的两倍。通常希望采样率大于信号频率约五倍。

电流数据采集

工频50Hz下的电压电流波形中包含有若干频率的杂波，根据波形数据计算出电压电流的频率，目前常用的是快速傅里叶变换（FFT）。

快速傅里叶变换(fast Fourier transform)是1965年由J.W.库利和T.W.图基提出的，是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性，对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的，简称FFT。

FFT的基本思想是把原始的N点序列，依次分解成一系列的短序列。充分利用DFT计算式中指数因子所具有的对称性质和周期性质，进而求出这些短序列相应的DFT并进行适当组合，达到删除重复计算，减少乘法运算和简化结构的目的。特别是被变换的抽样点数N越多，FFT算法计算量的节省就越显著。

电流数据采集软件部分

软件部分要分别编写S3***510B部分的程序和CPLD控制程序。前者可分为μC/OSⅡ的移植和各个应用程序的编写，后者用VHDL语言实现。对于S3***510B部分，根据整个装置实现的功能和对他的要求进行系统任务分割，并根据实际需要为各个任务分配优先级。系统大致可分为如下几个任务：初始化CPLD控制参数；对FIFO的读取；与上位机的TCP/IP通讯；与上位机的串口通讯。对应每个任务，需要编写相应的应用程序，软件设计部分的关键技术有μC/OSⅡ内核向S3***510B中的移植，要根据处理器的特点合理地修改μC/OSⅡ的3个与处理器相关的文件：OS_CPUH，OS_CPU_AA***，OS_CPU_C.C。主要是将文件中的汇编指令，改为ARM7的汇编指令，并根据CPU的特点对文件中寄存器的初值进行改写。