CN104883482A - 机械类状态监视用多频道超声波声学摄像机 - Google Patents

Abstract

一种机械类状态监视用多频道超声波声学摄像机，包括：超声波感知板，其在印刷电路板上搭载有感知机械类放射的20KHz～1,000KHz波段的超声波的多个MEMS超声波传感器；超声波收集部，其与所述超声波感知板连接，把从所述MEMS超声波传感器接收的超声波变换成数字信号并发送给中央处理部；摄影镜头，其拍摄所述超声波感知板朝向方向的影像；影像处理部，其把借助于所述摄影镜头而拍摄的影像信号变换成电气信号并发送给中央处理部；中央处理部，其对通过所述超声波收集部接收的超声波信号与从所述影像处理部接收的影像信号进行分析处理；显示部，其使所述中央处理部演算的超声波声场与影像同步并显示。

Description

机械类状态监视用多频道超声波声学摄像机

技术领域

本发明涉及一种把原有的由1频道构成的超声波状态监视系统构成多频道，以影像显示因故障而发生的超声波噪声的机械类状态诊断用超声波声学摄像机。

背景技术

公开专利10-2014-0139268(韩国电力公社)公开一种利用超声波的变压器监视装置，所述利用超声波的变压器监视装置，包括：AE(Acoustic Emission，声发射)传感器，其探知变压器的故障；信号处理及A/D(Analog to Digital，模数)变换部，其处理所述AE传感器检测的信号或信息并转换为数字；通信及控制部，其在变换为所述数字的信号或信息中分析及检测所述变压器相关故障诊断信息，变换成适合传送的数据格式；电源及数据接口部，其把所述变压器相关故障诊断信息根据以太网供电(PoE：Power over Ethernet)规格传送到外部的以太网供电交换器，分别分离通过所述以太网供电交换器传送的数据与电源；及内部电源供应部，其把所述数据提供给所述通信及控制部，把所述电源接入作为所述AE传感器、所述信号处理及A/D变换部以及所述通信及控制部的驱动电源。

目前基于MEMS的超声波传感器尚未问世，并非理论而是商用化形态的超声波声学摄像机迄今还没有产品问世。

就超声波诊断而言，与通过振动/音响进行诊断相比，在初期故障掌握方面具有非常有利的优点。2014年，基于MEMS的超声波传感器问世，结合声学摄像机技术，本发明开发了机械类状态诊断用超声波声学摄像机。

【现有技术文献】

【专利文献】

韩国公开专利10-2014-0139268：利用超声波的变压器监视装置

注册专利10-1333177：利用神经回路网及超声波信号的电气设备的故障学习及判别方法

注册专利10-1477755：搭载基于超声波的电弧及电晕放电监视诊断系统的高压盘、低压盘、分电盘、电动机控制盘

注册专利10-1172123：利用超声波针对缺陷而判断有价证券状态的方法及执行该方法的手段

发明内容

(要解决的技术问题)

就超声波诊断而言，与通过振动/音响进行诊断相比，在初期故障掌握方面具有非常有利的优点。基于MEMS的超声波传感器概念最近已被开发，因而结合声学摄像机技术，本发明开发了机械类状态诊断用超声波声学摄像机。

本发明旨在提供一种机械类状态诊断用多频道超声波声学摄像机，在机械状态监视方面，能够体现可进行初期故障诊断的超声波波段的音响。

本发明旨在提供一种机械类状态诊断用多频道超声波声学摄像机，把MEMS超声波传感器和光学影像摄像机应用于超声波监视系统，能够把运转的机械类中放射的超声波与影像信号一起进行影像化或输出。

本发明旨在提供一种机械类状态诊断用多频道超声波声学摄像机，利用机械类实时放射的超声波信号，体现超声波声场，并把对此进行实时拍摄的影像信号或热影像信号一同同步输出，从而控制部或判断部(判断者)能够更准确地掌握机械类各区域的超声波放射水平和放射音频率、超声波放射声源位置。

(解决问题的手段)

一种机械类状态监视用多频道超声波声学摄像机，包括：

超声波感知板10，其在印刷电路板(PCB)上搭载有感知机械类放射的20KHz～1,000KHz波段的超声波(Ultra Sonic)的多个MEMS超声波传感器1；

超声波收集部20，其与所述超声波感知板10连接，把从所述MEMS超声波传感器1接收的超声波变换成数字信号并发送给中央处理部60；

摄影镜头30，其拍摄所述超声波感知板10朝向方向的影像；

影像处理部40，其把借助于所述摄影镜头110而拍摄的影像信号变换成电气信号并发送给中央处理部60；

中央处理部60，其对通过所述超声波收集部20接收的超声波信号与从所述影像处理部40接收的影像信号进行分析处理；

显示部70，其使所述中央处理部60演算的超声波声场与影像同步并显示。

(发明效果)

根据本发明，提供一种机械类状态诊断用多频道超声波声学摄像机，在机械状态监视方面，能够体现可进行初期故障诊断的超声波波段的音响。

根据本发明，提供一种机械类状态诊断用多频道超声波声学摄像机，把MEMS超声波传感器和光学影像摄像机应用于超声波监视系统，能够把运转的机械类中放射的超声波与影像信号一起进行影像化或输出。

根据本发明，提供一种机械类状态诊断用多频道超声波声学摄像机，利用机械类实时放射的超声波信号，体现超声波声场，并把对此进行实时拍摄的影像信号或热影像信号一同同步输出，从而控制部或判断部(判断者)能够更准确地掌握机械类各区域的超声波放射水平和放射音频率、超声波放射声源位置。

附图说明

图1是本发明的机械类状态诊断用多频道超声波声学摄像机构成图。

图2是本发明的机械类状态诊断用多频道超声波声学摄像机外观图。

<符号说明>

1：MEMS超声波传感器

3：叶片部

10：超声波感知板

20：超声波收集部

30：摄影镜头

40：影像处理部

50：热影像拍摄部

60：中央处理部

70：显示部

具体实施方式

下面参照附图，对本发明一个实施例的机械类状态监视用多频道超声波声学摄像机进行详细说明。图1是本发明的机械类状态诊断用多频道超声波声学摄像机构成图，图2是本发明的机械类状态诊断用多频道超声波声学摄像机外观图。

如图1、图2所示，本发明一个实施例的机械类状态监视用多频道超声波声学摄像机包括：超声波感知板10，其在印刷电路板(PCB)上搭载有感知机械类放射的20KHz～1,000KHz波段的超声波(Ultra Sonic)的多个MEMS超声波传感器1；超声波收集部20，其与所述超声波感知板10连接，把从所述MEMS超声波传感器1接收的超声波变换成数字信号并发送给中央处理部60；摄影镜头30，其拍摄超声波感知板10朝向方向的影像；影像处理部40，其把借助于摄影镜头110而拍摄的影像信号变换成电气信号并发送给中央处理部60；中央处理部60，其对通过超声波收集部20接收的超声波信号与从所述影像处理部40接收的影像信号进行分析处理；显示部70，其使中央处理部60演算的超声波声场与影像同步并显示。

如图1、图2所示，在本发明一个实施例的机械类状态监视用多频道超声波声学摄像机中，优选还包括热影像拍摄部50，其拍摄所述超声波感知板10朝向方向的热影像。在本发明申请之前公知的热影像摄像机相关技术，视为记载于本发明的说明书，为了本发明的明确化，省略详细说明。本发明在热影像拍摄手段部基础上，中央处理部还可以另行配备热影像处理部。

如图1、图2所示，在本发明一个实施例的机械类状态监视用多频道超声波声学摄像机中，超声波感知板10和摄影镜头30、热影像拍摄部50配备于一个主体部；超声波感知板10和摄影镜头30、热影像拍摄部50朝向方向的中心点为相同地点。优选显示部70根据显示模式，使通过摄影镜头30而拍摄的影像与中央处理部60演算的超声波声场同步重叠并在视觉上显现，或使从热影像拍摄部50传送的热影像与中央处理部60演算的超声波声场同步重叠并在视觉上显现。

如图1、图2所示，在本发明一个实施例的机械类状态监视用多频道超声波声学摄像机中，就超声波感知板10上加装的MEMS超声波传感器1而言，优选MEMS麦克风10配置得形成在沿半径方向扩张的3、5、7、9、11个中选择的一个数字的叶片部3。优选在一个所述叶片部3上配置3～10个MEMS超声波传感器1，在一个叶片部排列的MEMS超声波传感器1沿半径方向呈直线排列，或以在向半径方向伸展的同时向同一旋转方向弯曲的螺旋(spiral)形状排列。

在本发明中，优选有一个所述叶片部3，与一个中心相邻的MEMS超声波传感器1的中心之间的间隔为0.3～3cm。优选中央处理部60演算的超声波声场的频带为20KHz～200KHz。当传感器间的间隔过小时，根据传感器大小，实际构成困难，需要超出需要的过大传感器，数据分析量会增加，当传感器间的间隔过大时，在体现具有高频的超声波声场方面，准确性会下降。

本发明就以上言及的优选实施例进行了说明，但本发明的范围并非限定于这种实施例，本发明的范围根据以下的权利要求书确定，包括属于与本发明均等范围的多种修改及变形。

需要指出的是，以下权利要求书中记载的附图符号单纯用于辅助发明的理解，不对权利范围的解释产生影响，不得根据记载的附图符号而缩窄解释权利范围。

Claims (6)

1.一种机械类状态监视用多频道超声波声学摄像机，其特征在于，包括：

超声波感知板(10)，其在印刷电路板上搭载有感知机械类放射的20KHz～1,000KHz波段的超声波的多个MEMS超声波传感器(1)；

超声波收集部(20)，其与所述超声波感知板(10)连接，把从所述MEMS超声波传感器(1)接收的超声波变换成数字信号并发送给中央处理部(60)；

摄影镜头(30)，其拍摄所述超声波感知板(10)朝向方向的影像；

影像处理部(40)，其把借助于所述摄影镜头(110)而拍摄的影像信号变换成电气信号并发送给中央处理部(60)；

中央处理部(60)，其对通过所述超声波收集部(20)接收的超声波信号与从所述影像处理部(40)接收的影像信号进行分析处理；

显示部(70)，其使所述中央处理部(60)演算的超声波声场与影像同步并显示。

2.根据权利要求1所述的机械类状态监视用多频道超声波声学摄像机，其特征在于，

还包括热影像拍摄部(50)，其拍摄所述超声波感知板(10)朝向方向的热影像。

3.根据权利要求2所述的机械类状态监视用多频道超声波声学摄像机，其特征在于，

所述超声波感知板(10)和摄影镜头(30)、热影像拍摄部(50)配备于一个主体部；

所述超声波感知板(10)和摄影镜头(30)、热影像拍摄部(50)朝向方向的中心点为相同地点；

所述显示部(70)根据显示模式，使通过摄影镜头(30)而拍摄的影像与中央处理部(60)演算的超声波声场同步重叠并在视觉上显现，使从热影像拍摄部(50)传送的热影像与中央处理部(60)演算的超声波声场同步重叠并在视觉上显现。

4.根据权利要求1所述的机械类状态监视用多频道超声波声学摄像机，其特征在于，

就所述加装于超声波感知板(10)的MEMS超声波传感器(1)而言，

所述MEMS麦克风(10)配置得形成在沿半径方向扩张的叶片部(3)，其数量为3、5、7、9、11个中选择的一个数字。

5.根据权利要求4所述的机械类状态监视用多频道超声波声学摄像机，其特征在于，

在一个所述叶片部(3)上配置3～10个MEMS超声波传感器(1)，

在所述一个叶片部排列的MEMS超声波传感器(1)沿半径方向呈直线排列，或以在向半径方向伸展的同时向同一旋转方向弯曲的螺旋形状排列。

6.根据权利要求4所述的机械类状态监视用多频道超声波声学摄像机，其特征在于，

其中一个所述叶片部(3)，与一个中心相邻的MEMS超声波传感器(1)的中心之间的间隔为0.3～3cm，

所述中央处理部(60)演算的超声波声场的频带为20KHz～200KHz。