CN105203204B - 一种平面内全方向振动监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种平面内全方向振动监测装置，包括：固定于被检测体上的固定体；固定体上沿水平方向设置竖直感应弹簧片；固定体上沿竖直方向设置水平感应弹簧片，竖直感应弹簧片与水平感应弹簧片呈十字交叉，在竖直感应弹簧片与水平感应弹簧片的自由端固定设置悬体。当被检测物体向上运动时，在惯性的作用下，悬体有向下运动的趋势，但是在水平感应弹簧片的限制下悬体最终会向右运动。当被检测物体向右运动时，悬体会向左运动。除了上下、左右运动外，其他方向的运动均可分解到上述运动方向中。本发明提供的监测装置只通过一个悬体就能够分别检测在平面中各个方向上的振/震动。因此使整个装置的结构体积小，重量轻。

Description

一种平面内全方向振动监测装置

技术领域

本发明涉及振动检测及地震监测领域，具体地说是涉及一种平面内全方向振动监测装置。

背景技术

各种频发的地质灾害，尤其是火山、海啸、地震等大型地质灾害，其破坏力巨大，会严重损毁建筑财产，造成大量的人员伤亡和经济损失。大型机械在工作过程中也会产生振动，如水轮机、发电机等。如果长时间振动过大，机器会严重受损，造成相当大的经济损失，也会对人员安全造成威胁。国内外对于各个振/震动都相当重视，而且也设计了多种振/震动监测仪器，监测仪器中传感器是数据采集的前端，是最为关键的部件。

各种振/震动具有不确定性，是随机的，目前普遍采用的传感器只能检测单方向的振/震动，需要布置多个不同类型的传感器来采集数据，如垂直或竖直传感器，如图1和图2中所示。这种方式的缺点在于体积相对较大，重量偏重。一些领域对于传感器的重量和体积有特定的要求，比较旋转机器安装空间有限，重量大的检测器会影响数据采集的准确性。对于可回收的海底地震仪或太空振/震动监测，仪器的重量和体积要求更严格。

因此如何设计一种体积小，重量轻，同时能采集平面内各个方向的振/震动信号的传感器，是目前本领域的技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种平面内全方向振动监测装置，包括：

固定于被检测体上的固定体；

所述固定体上沿水平方向设置竖直感应弹簧片；

所述固定体上沿竖直方向设置水平感应弹簧片，所述竖直感应弹簧片与所述水平感应弹簧片呈十字交叉，在所述竖直感应弹簧片与所述水平感应弹簧片的自由端固定设置悬体。

可选地，所述竖直感应弹簧片与所述水平感应弹簧片均为平板状的金属弹簧片。

可选地，所述竖直感应弹簧片与所述水平感应弹簧片均设置为环形的平板；所述竖直感应弹簧片的宽度尺寸大于所述水平感应弹簧片，所述水平感应弹簧片能够穿过所述竖直感应弹簧片。

可选地，所述竖直感应弹簧片与所述水平感应弹簧片均设置为环形的平板；所述水平感应弹簧片的宽度尺寸大于所述竖直感应弹簧片，所述竖直感应弹簧片能够穿过所述水平感应弹簧片。

可选地，所述竖直感应弹簧片与所述水平感应弹簧片的端部顶角处分别开设用于安装螺钉的螺栓孔。

可选地，所述竖直感应弹簧片与所述悬体、所述水平感应弹簧片与所述悬体的连接处设置凸起。

可选地，所述固定体上安装所述竖直感应弹簧片与安装所述水平感应弹簧片的位置之间开设方便工具操作的装配槽。

本发明所提供的平面内全方向振动监测装置，将固定体固定安装于被检测体上，在固定体上水平设置竖直感应弹簧片，竖直设置水平感应弹簧片，分别用于感应竖直和水平方向上的振/震动，在竖直感应弹簧片与水平感应弹簧片的自由端固定设置一个悬体，由悬体的惯性使竖直感应弹簧片与水平感应弹簧片发生震动。当被检测物体向上运动时，在惯性的作用下，悬体有向下运动的趋势，但是在水平感应弹簧片的限制下悬体最终会向右运动；当被检测物体向下运动时，悬体有向上运动的趋势，但由于水平感应弹簧片的限制，悬体最终向左运动。当被检测物体向右运动时，悬体会向左运动；被检测物体向左运动时，悬体会向右运动。除了上下、左右运动外，其他方向的运动均可分解到上述运动方向中，可适用于上述运动情况。并由悬块切割磁感线转化为电信号实现测量。

因此本发明提供的监测装置只通过一个悬体就能够分别检测在平面中各个方向上的振/震动。因此使整个装置的结构体积小，重量轻。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中竖直震动检测原理图；

图2为现有技术中水平震动检测原理图；

图3为本发明提供的平面内全方向振动监测装置一种实施例的正面结构示意图；

图4为图3的侧视图；

图5为图3的俯视图；

图6为一种水平感应弹簧片的结构示意图；

图7为一种竖直感应弹簧片的结构示意图。

其中：

固定体1、装配槽11、竖直感应弹簧片2、水平感应弹簧片3、悬体4。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种平面内全方向振动监测装置，通过一个悬体分别测量平面中各个方向上的振/震动，体积小，重量轻。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图和具体的实施方式对本发明提供的平面内全方向振动监测装置进行详细的说明。

如图3所示，是本发明所设计的平面内全方向振动监测装置的正面结构示意图，图4和图5分别为图3的侧视图和俯视图。其中包括固定体1，固定连接在被检测体的表面，两者为固定连接的关系，同步发生运动。在固定体1上设置竖直感应弹簧片2和水平感应弹簧片3，竖直感应弹簧片2用于感应竖直方向上的振/震动，水平感应弹簧片3用于感应水平方向上的振/震动。并且竖直感应弹簧片2与水平感应弹簧片3之间从正面看呈十字形交叉结构，竖直感应弹簧片2与水平感应弹簧片3的自由端固定在同一悬体4上，这里所说的自由端是指未与固定体1连接的一端，能够发生比固定的一端更大幅度的振动。水平和竖直两个方向的振动或震动均由同一个悬体4的惯性体现，当被检测物体带动固定体1向上运动时，在惯性的作用下悬体4有向下运动的趋势，但在水平感应弹簧片3的限制下，悬体4最终会向右运动；当被检测物体带动固定体1向下运动时，悬体4有向上运动的趋势，但是在水平感应弹簧片3的限制下，悬体4最终会向左运动。当被检测物体带动固定体1向右运动时，悬体4会向左运动；被检测物体带动固定体1向左运动时，悬体4会向右运动。被检测物体所产生的不规则运动均可分解到上述两个方向的运动中，从而可以适用上述的分析情况。

悬体4上设置有线圈，在固定体1的周边具有磁场，当被检测物体发生振动或震动时，固定体1随着被检测物体一同运动，由于惯性的作用，悬体4有保持原有运动状态的趋势，与固定体1产生相对运动，会使悬体4切割磁感线，输出与运动幅度大小相对应的电信号，从而将振/震动转化为电信号。在实际震动过程中，本发明所提供的振动监测装置并非完全沿某一方向作直线运动，而是复合运动，但是震动的幅度很小，为丝米级的，因此可将运动近似为线性运动，完全能够满足测量的精度。悬体4的形状并不作限定，本发明的附图中给出了一种截面呈L型的块状结构，只是为了方便竖直感应弹簧片2与水平感应弹簧片3进行固定安装，其他形状的悬体4的结构也是可以的，本文并不进行限定。

如图6和图7所示，分别为水平感应弹簧片3和竖直感应弹簧片2的结构示意图。本申请所提供的竖直感应弹簧片2与水平感应弹簧片3均为板状的金属弹簧片，弹簧片采用弹性较好的金属制成，具有良好的抗弯特性，使竖直感应弹簧片2尽可能保持水平状态，支撑的效果强。从附图中可以算出，本发明提供的弹簧片均设置为环状的平板，整个侧边的结构并不完全相同，其中三个侧边为较规则的矩形，而另一个侧壁的的形状相对不规则，与悬体4连接的一边均设置有凸起的结构，便于定位安装。

其中竖直感应弹簧片2的宽度尺寸大于水平感应弹簧片3的尺寸结构，竖直感应弹簧片2的中间形成通孔，竖直感应弹簧片2的内环空隙大于水平感应弹簧片3的外环尺寸，水平感应弹簧片3能够从通孔中穿过进行安装，使两者交叉。竖直感应弹簧片2与水平感应弹簧片3在安装后并不固定，留有相应的空隙，两者之间的相对震动并不产生干扰。当然，这种结构尺寸也仅作为一种优选的方式，例如可将环形的各个侧边设置为相同的矩形结构等也是可以的。另外，还将水平感应弹簧片3的尺寸大于竖直感应弹簧片2的尺寸，使竖直感应弹簧片2从水平感应弹簧片3中穿过也是可以的，这些都在本发明的保护范围之内。需要确保的是水平感应弹簧片3与竖直感应弹簧片2的中心线位于同一竖直平面内。

进一步，在竖直感应弹簧片2与水平感应弹簧片3的端头部分分别开设螺栓孔，用于与固定体1和悬体4通过螺栓进行固定，螺栓孔开设在环形的顶角处，每处的固定连接由两个螺栓实现，更加稳固。其他的固连方式也是可以的，例如焊接等等。

在固定体1上还设置装配槽11，位于竖直感应弹簧片2与水平感应弹簧片3之间的位置，开设在竖直面内。装配槽11用于在安装时便于工具的操作活动。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种平面内全方向振动监测装置，其特征在于，包括：

固定于被检测体上的固定体(1)；

所述固定体(1)上沿水平方向设置竖直感应弹簧片(2)；

所述固定体(1)上沿竖直方向设置水平感应弹簧片(3)，所述竖直感应弹簧片(2)与所述水平感应弹簧片(3)呈十字交叉，在所述竖直感应弹簧片(2)与所述水平感应弹簧片(3)的自由端固定连接同一个悬体(4)，所述竖直感应弹簧片(2)与所述水平感应弹簧片(3)的一端分别与所述固定体(1)连接。

2.根据权利要求1所述的平面内全方向振动监测装置，其特征在于，所述竖直感应弹簧片(2)与所述水平感应弹簧片(3)均为平板状的金属弹簧片。

3.根据权利要求2所述的平面内全方向振动监测装置，其特征在于，所述竖直感应弹簧片(2)与所述水平感应弹簧片(3)均设置为环形的平板；所述竖直感应弹簧片(2)的宽度尺寸大于所述水平感应弹簧片(3)，所述水平感应弹簧片(3)能够穿过所述竖直感应弹簧片(2)。

4.根据权利要求2所述的平面内全方向振动监测装置，其特征在于，所述竖直感应弹簧片(2)与所述水平感应弹簧片(3)均设置为环形的平板；所述水平感应弹簧片(3)的宽度尺寸大于所述竖直感应弹簧片(2)，所述竖直感应弹簧片(2)能够穿过所述水平感应弹簧片(3)。

5.根据权利要求1至4任一项所述的平面内全方向振动监测装置，其特征在于，所述竖直感应弹簧片(2)与所述水平感应弹簧片(3)的端部顶角处分别开设用于安装螺钉的螺栓孔。

6.根据权利要求5所述的平面内全方向振动监测装置，其特征在于，所述竖直感应弹簧片(2)与所述悬体(4)、所述水平感应弹簧片(3)与所述悬体(4)的连接处设置凸起。

7.根据权利要求5所述的平面内全方向振动监测装置，其特征在于，所述固定体(1)上安装所述竖直感应弹簧片(2)与安装所述水平感应弹簧片(3)的位置之间开设方便工具操作的装配槽(11)。