本發(fā)明屬于故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種壓力傳感器故障診斷裝置及其診斷方法。

背景技術(shù)：

壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號，模擬信號是指信息參數(shù)在給定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號。或在一段連續(xù)的時間間隔內(nèi)，其代表信息的特征量可以在任意瞬間呈現(xiàn)為任意數(shù)值的信號。壓力是工業(yè)生產(chǎn)中的重要參數(shù)之一，為了保證生產(chǎn)正常運行，必須對壓力進(jìn)行監(jiān)測和控制，只有排出壓力傳感器的故障，才能更好的應(yīng)用壓力傳感器。

專利壓力傳感器故障診斷控制器(公開號：CN1163345)公開了一種內(nèi)燃機(jī)中壓力傳感器故障診斷方法，該裝置通過測量由總負(fù)載中進(jìn)入空氣量確定判斷壓力傳感器是否異常，雖然判定過程簡單，但存在很多不穩(wěn)定因素，如空氣量是不確定量，沒辦法對壓力傳感器進(jìn)行精確的故障診斷，判斷出壓力傳感器的具體問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種壓力傳感器故障診斷裝置及其診斷方法,結(jié)構(gòu)簡單，能精準(zhǔn)地對壓力傳感器進(jìn)行故障診斷，經(jīng)過計算分析，判斷出壓力傳感器的具體問題。

本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

一種壓力傳感器故障診斷裝置，包括機(jī)體和設(shè)在所述機(jī)體內(nèi)的診斷系統(tǒng)，所述診斷系統(tǒng)包括采集預(yù)處理系統(tǒng)、分解計算系統(tǒng)和狀態(tài)顯示系統(tǒng)，所述采集預(yù)處理系統(tǒng)包括電源、壓力變送器和A/D轉(zhuǎn)換器，所述電源供電給所述壓力變送器，所述壓力變送器連接所述A/D轉(zhuǎn)換器；所述分解計算系統(tǒng)包括第一FPGA、第二FPGA、第三FPGA和第四FPGA，所述A/D轉(zhuǎn)換器連接所述第一FPGA的輸入端，所述第一FPGA的輸出端分別連接所述第二FPGA和所述第三FPGA的輸入端，所述第二FPGA和所述第三FPGA的輸出端共同連接所述第四FPGA的輸入端；所述狀態(tài)顯示系統(tǒng)包括與所述第四FPGA的輸出端連接的報警器和顯示器。

優(yōu)選的，所述診斷系統(tǒng)還包括鍵盤，所述鍵盤分別連接所述第一FPGA、所述第二FPGA、所述第三FPGA和所述第四FPGA，對FPGA器件進(jìn)行編程控制，方便系統(tǒng)維護(hù)升級。

優(yōu)選的，所述機(jī)體上設(shè)有測量導(dǎo)線，所述測量導(dǎo)線一端連接所述壓力變送器，所述測量導(dǎo)線另一端連接壓力傳感器，采用所述測量導(dǎo)線對壓力傳感器進(jìn)行連接測量診斷。

優(yōu)選的，所述機(jī)體上設(shè)有顯示屏和報警指示燈，所述顯示屏內(nèi)部和所述顯示器連接，顯示最終診斷結(jié)果，所述報警指示燈內(nèi)部連接所述報警器，當(dāng)被測壓力傳感器存在故障時，通過報警器直觀反映報警。

優(yōu)選的，所述機(jī)體上設(shè)有鍵盤操作板和電源開關(guān)，所述鍵盤操作板內(nèi)部連接所述鍵盤，方便操作故障診斷裝置，所述電源開關(guān)內(nèi)部連接所述電源，對裝置進(jìn)行啟動控制。

所述壓力傳感器故障診斷裝置的診斷方法：

S1：通過所述測量導(dǎo)線連接壓力傳感器，所述壓力變送器采集壓力脈動信號，并對采集到的壓力信號進(jìn)行改進(jìn)小波閥值去噪處理，降低壓力信號噪聲；

S2：預(yù)處理后的壓力信號進(jìn)入所述第一FPGA，所述第一FPGA采用經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解方法對壓力信號進(jìn)行分解，選取第一層信號，即高頻段信號作為繼續(xù)分析信號；

S3：繼續(xù)分析信號進(jìn)入所述第二FPGA和所述第三FPGA進(jìn)行功率譜分析，所述第二FPGA計算其斜率，作為第一特征值，所述第三FPGA對同一壓力信號進(jìn)行計算求出信號的主模態(tài)振動頻率與阻尼比，將三個特征值組成特征向量，完成壓力信號的特征提??；

S4：特征向量進(jìn)入所述第四FPGA應(yīng)用聚類分析發(fā)放進(jìn)行聚類分析，確定故障類型，傳輸給所述狀態(tài)顯示系統(tǒng)，進(jìn)行故障顯示。

本發(fā)明的有益效果是：采用多個FPGA器件對壓力采用信號進(jìn)行快速分析處理，既簡化了復(fù)雜的模擬計算過程，又達(dá)到了快速準(zhǔn)確分析的效果；采用多種組合計算方法，準(zhǔn)確綜合分析故障原因和類型；機(jī)體結(jié)構(gòu)簡單，測量準(zhǔn)確，操作方便，適用于各種壓力傳感器的故障診斷。

附圖說明

附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的診斷方法流程示意圖；

圖中標(biāo)記為：1.機(jī)體；2.測量導(dǎo)線；3.顯示屏；4.報警指示燈；5.鍵盤操作板；6.電源開關(guān)。

具體實施方式

如圖1所示，一種壓力傳感器故障診斷裝置內(nèi)的診斷系統(tǒng)，診斷系統(tǒng)包括采集預(yù)處理系統(tǒng)、分解計算系統(tǒng)和狀態(tài)顯示系統(tǒng)，采集預(yù)處理系統(tǒng)包括電源、壓力變送器和A/D轉(zhuǎn)換器，電源供電給所述壓力變送器，壓力變送器連接A/D轉(zhuǎn)換器；分解計算系統(tǒng)包括第一FPGA、第二FPGA、第三FPGA和第四FPGA，A/D轉(zhuǎn)換器連接第一FPGA的輸入端，第一FPGA的輸出端分別連接第二FPGA和第三FPGA的輸入端，第二FPGA和第三FPGA的輸出端共同連接第四FPGA的輸入端，診斷系統(tǒng)還包括鍵盤，鍵盤分別連接第一FPGA、第二FPGA、第三FPGA和第四FPGA，對FPGA器件進(jìn)行編程控制，方便系統(tǒng)維護(hù)升級；狀態(tài)顯示系統(tǒng)包括與第四FPGA的輸出端連接的報警器和顯示器。

如圖2所示，壓力傳感器故障診斷裝置的機(jī)體1上設(shè)有測量導(dǎo)線2，測量導(dǎo)線2一端連接壓力變送器，測量導(dǎo)線2另一端連接壓力傳感器，采用測量導(dǎo)線2對壓力傳感器進(jìn)行連接測量診斷。機(jī)體1上設(shè)有顯示屏3和報警指示燈4，顯示屏3內(nèi)部和顯示器連接，顯示最終診斷結(jié)果，報警指示燈4內(nèi)部連接報警器，當(dāng)被測壓力傳感器存在故障時，通過報警器直觀反映報警。機(jī)體1上設(shè)有鍵盤操作板5和電源開關(guān)6，鍵盤操作板5內(nèi)部連接鍵盤，方便操作故障診斷裝置，電源開關(guān)6內(nèi)部連接電源，對裝置進(jìn)行啟動控制。

如圖3所示，本壓力傳感器故障診斷裝置的診斷方法：

S1：通過測量導(dǎo)線2連接壓力傳感器，壓力變送器采集壓力脈動信號，并對采集到的壓力信號進(jìn)行改進(jìn)小波閥值去噪處理，降低壓力信號噪聲；

S2：預(yù)處理后的壓力信號進(jìn)入第一FPGA，由于壓力信號本身具有不同頻段的特征，是多種頻段脈動的疊加體，為了使受到負(fù)壓波的影響而發(fā)生畸變的某種頻段脈動信號凸顯出來，需要對壓力脈動信號進(jìn)行模態(tài)分解，第一FPGA采用經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解方法對壓力信號進(jìn)行分解，根據(jù)對不同狀態(tài)的信號在不同頻段所顯示出的特征，選取第一層信號，即高頻段信號作為繼續(xù)分析的信號；

S3：繼續(xù)分析信號進(jìn)入第二FPGA和第三FPGA進(jìn)行功率譜分析，第二FPGA計算其斜率，作為第一特征值，第三FPGA對同一壓力信號進(jìn)行計算求出信號的主模態(tài)振動頻率與阻尼比，將三個特征值組成特征向量，完成壓力信號的特征提?。?/p>

S4：將不同故障類型的信號應(yīng)用K-means聚類分析方法進(jìn)行聚類分析，找出不同故障類型的邊界，確定故障類型的分類標(biāo)準(zhǔn)。特征向量進(jìn)入第四FPGA應(yīng)用聚類分析發(fā)放進(jìn)行聚類分析，確定故障類型，三個特征值組成特征向量，判斷其落在哪個區(qū)域內(nèi)，就能夠確定處于哪種狀態(tài)，傳輸給狀態(tài)顯示系統(tǒng)，進(jìn)行故障顯示。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。