CN102645270A - 用于旋转机械的智能双模振动传感器 - Google Patents
用于旋转机械的智能双模振动传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102645270A CN102645270A CN2012101379088A CN201210137908A CN102645270A CN 102645270 A CN102645270 A CN 102645270A CN 2012101379088 A CN2012101379088 A CN 2012101379088A CN 201210137908 A CN201210137908 A CN 201210137908A CN 102645270 A CN102645270 A CN 102645270A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- vibration
- microprocessor
- intelligent
- bimodulus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
本发明公开了一种用于旋转机械的智能双模振动传感器，包括双模振动测量单元、转速测量单元以及智能识别控制单元三个组成部分。双模振动测量单元能够同时实现高精度测量与大量程测量；转速测量单元实时识别旋转机械转速，保证整周期振动信号测量；智能识别控制单元利用微处理器实现监测过程的智能处理，如变速率采样控制、双模测量单元工作模式选择以及测量信号预处理等，能够根据旋转机械设备实时振动状态选取测量单元最优工作模式，并利用转速测量信号控制测量采样频率，实现监测对象变速率采样。
Description
技术领域
本发明为一种新型智能振动传感器，主要用于复杂环境下旋转机械振动状态实时采集与监测。
背景技术
振动传感器是旋转机械振动状态监测系统的核心组成部分，其性能对监测结果有很大的影响。现有振动传感器工作模式单一，特别是其测量范围与测量精度相对固定，复杂环境下测量旋转设备振动局限性强，难以满足单一测量点对大量程与高精度的双重要求。
智能双模振动传感器解决了现有振动传感器功能上的缺陷，可依据监测对象工作状态的实时变化，动态改变测量范围与测量精度，实现对旋转设备振动信息的变周期变速率采样，并按指定格式输出测量信号，能够高效完成复杂环境下旋转机械振动实时监测任务。
发明内容
本发明目的是克服现有振动传感器在复杂环境中对旋转机械振动信号测量所存在之不足，设计一种智能双模振动传感器，实现振动信号测量范围与测量精度的动态优化。其采样率与采样周期的实时调整满足了不同工况下旋转设备动态振动监测需求。
本发明是采用以下技术手段实现的：
一种用于旋转机械的智能双模振动传感器，其信号采集前端包含双模加速度传感器与转速传感器；所述的双模加速度传感器采用小量程高精度和大量程低精度两种不同性能加速度变送器构成；转速传感器采用电涡流变送器，通过检测键相信号测量旋转设备转速；键相信号测量是通过在被测轴上设置一个凹槽或凸键作为键相标记，当该凹槽或凸键转到探头位置时，电涡流变送器探头与被测面间距发生突变，并产生一个脉冲信号，通过脉冲计数得到测量轴转速；转速传感器输出的脉冲信号经过高通滤波器及放大器后进入微处理器，由微处理器的程序计数实现对旋转设备转速的计算，并通过数字I/O接口输出整周期标志信号；同时，模拟振动信号由双模加速度传感器输出，经微处理器输出较优振动信号；
键相信号和振动信号由抗混叠滤波器滤除高频噪音信号，经放大器和A/D转换器进入微处理器；微处理器内置的信号识别并判别算法对上述信号进行处理，未超出阈值门限输出高精度信号，否则输出低精度信号。
前述的小量程高精度加速度变送器的测量范围在±5g，精度300mv/g；
小量程±5g将作为微处理器端的判断阈值。
前述的大量程低精度加速度变送器测量范围在±70g，精度50mv/g。
前述的智能识别控制单元包括：系统上电完成初始化配置，当出现键相信号脉冲后，引发微处理器外部中断，外部中断服务子程序将实现旋转转速的计算和输出，其中定时器将为计算转速提供时间变量；中断服务子程序结束时将复位定时器和整周期标志位；在没有键相脉冲的情况下，微处理器将启动A/D采样，并对接收到的振动信号进行数据分析识别，当振动数据加速度范围小于判断阈值时，将通过地址选择信号控制数据选择器开通第一数据通路，否则开通第二数据通路。
本发明与现有技术相比，具有以下明显的优势和有益效果：
本发明所述双模传感单元，包括大量程低精度加速度变送器与小量程高精度加速度变送器，能实现空间多维度振动测量。双模传感单元输出与信号调理模块相连，其使能端受智能识别控制单元管理。通过电涡流传感器实时测量旋转设备转速，利用键相信号与轴振动信号对比，确定振动相位角，从而实时调整双模传感单元的采样率。处理得到的转速信号和相位信息是旋转设备动平衡分析及故障诊断与预测的重要指标。转速识别单元输出经信号调理单元进入智能识别控制单元。双模传感单元及转速识别单元的测量输出信号分别经信号调理单元送至到智能识别控制单元，由智能识别控制单元对测量信号进行振动范围判定，根据信号预处理算法给出适于当前工况的振动测量模式并将相关控制参数反馈回双模传感单元、转速识别单元及信号调理单元，从而优化振动实时测量。
附图说明
图1为本发明安装结构示意图；
图2为本发明功能原理图；
图3为智能识别控制单元程序流程图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如下：
图1，本发明安装结构示意图。本发明主要用途为旋转设备振动状态实时监测，其信号采集前端包含双模加速度传感器与转速传感器两个组成部分。
双模加速度传感器采用小量程高精度和大量程低精度两种不同性能加速度变送器构成，其中，小量程高精度加速度变送器的测量范围在±5g，精度300mv/g，大量程低精度加速度变送器测量范围在±70g，精度50mv/g。小量程±5g将作为微处理器端的判断阈值。
转速传感器采用电涡流变送器，通过检测键相信号测量旋转设备转速。键相测量是通过在被测轴上设置一个凹槽或凸键作为键相标记，当该凹槽或凸键转到探头位置时，电涡流变送器探头与被测面间距发生突变，并产生一个脉冲信号，通过脉冲计数得到测量轴转速。
键相信号和振动信号通过含有信号预处理及A/D转换的信号调理单元输出到微处理器。微处理器内置的信号识别与判别算法对上述信号进行处理，未超出阈值门限输出高精度信号，否则输出低精度信号。
本发明所述信号调理单元，包括多组增益可调前置放大器与截止频率可调抗混叠滤波器，用于预处理双模传感单元及转速识别单元的采集输出信号。该单元放大器与滤波器系数受智能识别单元控制，可随旋转机械工况实时改变。其中，放大器增益可选范围在1-10倍，程控低通滤波器的截止频率可选范围在0-500Hz，程控高通通滤波器的截止频率可选范围在5k-10kHz。振动信号由程控低通滤波器进行处理，键相信号由程控高通滤波器进行处理。
本发明所述智能识别控制单元，包括微处理器、数据接口、控制接口及电源接口等，内置信号预处理与状态识别算法。
本发明原理：双模传感单元及转速识别单元的测量输出信号分别经信号调理单元送至到智能识别控制单元，由智能识别控制单元对测量信号进行振动范围判定，根据信号预处理算法给出适于当前工况的振动测量模式并将相关控制参数反馈回双模传感单元、转速识别单元及信号调理单元，从而优化振动实时测量。
图2，本发明功能原理图，其中，转速传感器输出的脉冲信号经过高通滤波器及放大器后进入微处理器，由微处理器的程序计数实现对旋转设备转速的计算，并通过数字I/O接口输出整周期标志信号。同时，模拟振动信号由双模加速度传感器输出，经微处理器输出较优振动信号。振动信号由抗混叠滤波器滤除高频噪音信号，经放大器和A/D转换器进入微处理器。微处理器经过对振动数据进行识别和判定后，通过地址选择信号控制数据选择器通路开关达到选择较优信号的目的。除数字振动信号输出外，数据选择器输出端的模拟信号可直接作为智能传感器的信号输出，以供其他后续处理需要。微处理器中还可对程控滤波器进行截止频率选择，从而优化信号滤波效果。
本发明在微处理器和数据选择器的回路控制下，可实时输出旋转设备整周期的数字振动信号和模拟振动信号。
图3为微处理器实现数据识别与控制的程序流程图。系统上电后首先完成初始化配置，当出现键相信号脉冲后，将引发微处理器外部中断，外部中断服务子程序将实现旋转转速的计算和输出，其中定时器将为计算转速提供时间变量。中断服务子程序结束时将复位定时器和整周期标志位。在没有键相脉冲的情况下，微处理器将启动A/D采样，并对接收到的振动信号进行数据分析识别，当振动数据加速度范围小于判断阈值时，将通过地址选择信号控制数据选择器开通数据通路1，否则开通数据通路2。在本发明的具体使用实例中，外部主系统可通过电路连接方式选择模拟或者数字振动信号，同时本发明将通过微处理器的I/O为外部主系统提供转速信号和整周期旋转信号。
通过以上设计，本发明提供了一种智能振动检测装置，可根据监测对象的外部环境振动变化动态的选择采集范围和精度，并提供模拟振动信号和数字振动信号两种输出方式。同时，本发明在旋转设备振动检测中，可提供转速测量和整周期振动信号测量。
Claims (4)
1.一种用于旋转机械的智能双模振动传感器，其信号采集前端包含双模加速度传感器、转速传感器与智能识别控制单元；其特征在于：所述的双模加速度传感器采用小量程高精度和大量程低精度两种不同性能加速度变送器构成；
所述的转速传感器采用电涡流变送器，通过检测键相信号测量旋转设备转速；键相信号测量是通过在被测轴上设置一个凹槽或凸键作为键相标记，当该凹槽或凸键转到探头位置时，电涡流变送器探头与被测面间距发生突变，并产生一个脉冲信号，通过脉冲计数得到测量轴转速；
所述的转速传感器输出的脉冲信号经过高通滤波器及放大器后进入微处理器，由微处理器的程序计数实现对旋转设备转速的计算，并通过数字I/O接口输出整周期标志信号；同时，模拟振动信号由双模加速度传感器输出，经微处理器输出较优振动信号；
键相信号和振动信号由抗混叠滤波器滤除高频噪音信号，经放大器和A/D转换器进入微处理器；微处理器内置的信号识别与判别算法对上述信号进行处理，未超出阈值门限输出高精度信号，否则输出低精度信号；
所述的智能识别控制单元，包括微处理器、数据接口、控制接口及电源接口，内置信号预处理与状态识别算法。
2.根据权利要求1所述的用于旋转机械的智能双模振动传感器，其特征在于：
所述的小量程高精度加速度变送器的测量范围在±5g，精度300mv/g；
小量程±5g将作为微处理器端的判断阈值。
3.根据权利要求1所述的用于旋转机械的智能双模振动传感器，其特征在于：
所述的大量程低精度加速度变送器测量范围在±70g，精度50mv/g。
4.根据权利要求1所述的用于旋转机械的智能双模振动传感器，其特征在于：
所述的智能识别控制单元包括：系统上电完成初始化配置，当出现键相信号脉冲后，引发微处理器外部中断，外部中断服务子程序将实现旋转转速的计算和输出，其中定时器将为计算转速提供时间变量；中断服务子程序结束时将复位定时器和整周期标志位；在没有键相脉冲的情况下，微处理器将启动A/D采样，并对接收到的振动信号进行数据分析识别，当振动数据加速度范围小于判断阈值时，将通过地址选择信号控制数据选择器开通第一数据通路，否则开通第二数据通路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012101379088A CN102645270A (zh) | 2012-05-04 | 2012-05-04 | 用于旋转机械的智能双模振动传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012101379088A CN102645270A (zh) | 2012-05-04 | 2012-05-04 | 用于旋转机械的智能双模振动传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102645270A true CN102645270A (zh) | 2012-08-22 |
Family
ID=46658238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2012101379088A Pending CN102645270A (zh) | 2012-05-04 | 2012-05-04 | 用于旋转机械的智能双模振动传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102645270A (zh) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103616564A (zh) * | 2013-11-23 | 2014-03-05 | 国家电网公司 | 一种自适应信号调理装置 |
| CN104180895A (zh) * | 2013-05-24 | 2014-12-03 | 安徽容知日新信息技术有限公司 | 旋转机械的振动信号同步采集装置及振动信号采集方法 |
| CN105227158A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-01-06 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种高精度信号实时滤波器 |
| CN105738654A (zh) * | 2016-02-01 | 2016-07-06 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | 一种加速度测量装置及基于量程切换的数据采集方法 |
| CN106124204A (zh) * | 2016-08-29 | 2016-11-16 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种激光测振仪排查皮带缺陷的系统和方法 |
| CN107436363A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-12-05 | 南京中车浦镇海泰制动设备有限公司 | 一种轨道交通车辆速度动态测量方法 |
| CN107462318A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-12-12 | 深圳市亚泰光电技术有限公司 | 测振系统及其振动信号时域波形的分析方法 |
| CN107560714A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-01-09 | 哈尔滨理工大学 | 一种自适应变量程电机振动检测装置 |
| CN108955859A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-12-07 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司 | 一种键相信号采集装置和键相信号采集方法 |
| CN109039210A (zh) * | 2018-08-16 | 2018-12-18 | 乔思淼 | 一种安全运行的控速电梯 |
| CN109632078A (zh) * | 2018-12-30 | 2019-04-16 | 北京化工大学 | 一种可变结构柔性振动变送器及其控制方法 |
| CN109900350A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-06-18 | 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 | 转速与键相融合测试装置及其方法 |
| CN113218298A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-08-06 | 国家电投集团贵州金元金能工贸有限公司 | 基于集散式控制系统的偏心相位角测量装置及其测量方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101436046A (zh) * | 2008-12-08 | 2009-05-20 | 东南大学 | 一体化多通道同步振动数据采集及监视与分析诊断装置 |
| CN201262588Y (zh) * | 2008-10-10 | 2009-06-24 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 便携式机车振动故障检测器 |
| CN102052963A (zh) * | 2010-11-16 | 2011-05-11 | 郑州大学 | 一种用于振动信号全矢谱分析的数据采集装置 |
| CN102110518A (zh) * | 2009-12-29 | 2011-06-29 | 西安华伟光电技术有限公司 | 电子式电流互感器自动量程切换装置 |
| CN202075305U (zh) * | 2011-04-28 | 2011-12-14 | 华北电力大学（保定） | 一种全功能旋转机械状态记录装置 |
| JP2012073122A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Ihi Corp | 影響係数補正方法及び補正機能付き単体バランス装置 |
-
2012
- 2012-05-04 CN CN2012101379088A patent/CN102645270A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201262588Y (zh) * | 2008-10-10 | 2009-06-24 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 便携式机车振动故障检测器 |
| CN101436046A (zh) * | 2008-12-08 | 2009-05-20 | 东南大学 | 一体化多通道同步振动数据采集及监视与分析诊断装置 |
| CN102110518A (zh) * | 2009-12-29 | 2011-06-29 | 西安华伟光电技术有限公司 | 电子式电流互感器自动量程切换装置 |
| JP2012073122A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Ihi Corp | 影響係数補正方法及び補正機能付き単体バランス装置 |
| CN102052963A (zh) * | 2010-11-16 | 2011-05-11 | 郑州大学 | 一种用于振动信号全矢谱分析的数据采集装置 |
| CN202075305U (zh) * | 2011-04-28 | 2011-12-14 | 华北电力大学（保定） | 一种全功能旋转机械状态记录装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 齐鹤: "基于ZigBee的机泵无线监测智能单元研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 * |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104180895A (zh) * | 2013-05-24 | 2014-12-03 | 安徽容知日新信息技术有限公司 | 旋转机械的振动信号同步采集装置及振动信号采集方法 |
| CN104180895B (zh) * | 2013-05-24 | 2017-03-22 | 安徽容知日新科技股份有限公司 | 旋转机械的振动信号同步采集装置及振动信号采集方法 |
| CN103616564A (zh) * | 2013-11-23 | 2014-03-05 | 国家电网公司 | 一种自适应信号调理装置 |
| CN105227158B (zh) * | 2015-11-13 | 2017-12-15 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种高精度信号实时滤波器 |
| CN105227158A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-01-06 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种高精度信号实时滤波器 |
| CN105738654A (zh) * | 2016-02-01 | 2016-07-06 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | 一种加速度测量装置及基于量程切换的数据采集方法 |
| CN105738654B (zh) * | 2016-02-01 | 2020-01-31 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | 一种加速度测量装置及基于量程切换的数据采集方法 |
| CN106124204A (zh) * | 2016-08-29 | 2016-11-16 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种激光测振仪排查皮带缺陷的系统和方法 |
| CN107436363B (zh) * | 2017-06-30 | 2019-10-18 | 南京中车浦镇海泰制动设备有限公司 | 一种轨道交通车辆速度动态测量方法 |
| CN107436363A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-12-05 | 南京中车浦镇海泰制动设备有限公司 | 一种轨道交通车辆速度动态测量方法 |
| CN107462318A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-12-12 | 深圳市亚泰光电技术有限公司 | 测振系统及其振动信号时域波形的分析方法 |
| CN107560714A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-01-09 | 哈尔滨理工大学 | 一种自适应变量程电机振动检测装置 |
| CN108955859A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-12-07 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司 | 一种键相信号采集装置和键相信号采集方法 |
| CN109039210A (zh) * | 2018-08-16 | 2018-12-18 | 乔思淼 | 一种安全运行的控速电梯 |
| CN109632078A (zh) * | 2018-12-30 | 2019-04-16 | 北京化工大学 | 一种可变结构柔性振动变送器及其控制方法 |
| CN109900350A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-06-18 | 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 | 转速与键相融合测试装置及其方法 |
| CN113218298A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-08-06 | 国家电投集团贵州金元金能工贸有限公司 | 基于集散式控制系统的偏心相位角测量装置及其测量方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102645270A (zh) | 用于旋转机械的智能双模振动传感器 | |
| CN101436046B (zh) | 一体化多通道同步振动数据采集及监视与分析诊断装置 | |
| CN102155984B (zh) | 一种风机通用振动信号测量系统 | |
| CN102890477A (zh) | 一种在线主动动平衡测控装置及测控方法 | |
| CN101105501A (zh) | 风扇转速测试系统及方法 | |
| CN107024251B (zh) | 一种用于降低超声波流量测量功耗的装置及方法 | |
| CN104019020B (zh) | 一种数字化核电站的主泵测量回路控制系统 | |
| CN204667117U (zh) | 一种基于通用a/d检测范围自适应的模拟量检测装置 | |
| CN105372537B (zh) | 基于Labview/PDA的变频器智能测试平台 | |
| CN202886471U (zh) | 多通道泄露电流相位差检测设备 | |
| CN201611380U (zh) | 数字式频率特性测试仪 | |
| CN103235154B (zh) | 改进型半周期波测定方法 | |
| CN103994859A (zh) | 一种高精度在线动平衡检测控制系统和方法 | |
| CN105424166A (zh) | 一种振动质量检测系统及方法 | |
| CN202974422U (zh) | 传感器及包含该传感器的工程机械 | |
| CN202693310U (zh) | 多通道机械设备故障诊断系统 | |
| CN103017889A (zh) | 传感器、用于该传感器的方法及包含该传感器的工程机械 | |
| CN203687928U (zh) | 高稳定度高精度双轴倾斜度检测装置 | |
| CN102564566B (zh) | 机车冷却塔振动测试系统 | |
| CN201903416U (zh) | 一种转矩转速处理电路 | |
| CN205620086U (zh) | 一种用于动平衡机的智能动平衡测试系统 | |
| CN103913192B (zh) | 一种电荷放大单元校准装置及校准方法 | |
| CN110868127B (zh) | 电机转速脉冲频率转换方法、计算机可读存储介质及电机 | |
| CN203719760U (zh) | 智能磨音频谱分析仪 | |
| CN207529214U (zh) | 一种用于dcs系统的转速测量模块 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120822 |