CN105651313A - 一种安全冲击保护方法与结构振动监测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种安全冲击保护方法和结构振动监测仪，其中，该安全冲击保护方法用于上述结构振动监测仪，该安全冲击保护方法包括：三轴加速度传感器分别测量被监测物体的三轴加速度；计算所述三轴加速度的矢量和，得到所述被监测物体的冲击加速度；信号处理芯片判断所述冲击加速度是否大于或等于预设冲击加速度阈值；若所述冲击加速度大于或等于所述预设冲击加速度阈值，则所述信号处理芯片判定所述被监测物体受到冲击，对所述被监测物体采取安全保护措施。本发明的技术方案能够及时有效的判断仪器设备受到的冲击情况。
Description
技术领域
本发明涉及振动监测技术领域，更为具体地说，涉及一种安全冲击保护方法与结构振动监测仪。
背景技术
在生产生活等领域，往往需要使用结构振动监测仪来测量被监测物体的振动情况，从而根据该振动情况判断上述被监测物体的运行情况是否正常。
但是被监测物体的实际运行过程中，被监测物体需要与外界接触，从而不可避免的受到外力冲击，若外力冲击过大，甚至会导致仪器设备出现损坏，而现有技术中的结构振动监测仪，往往只是对相关仪器设备的振动进行采集、记录和存储的器件，只具有测量被监测物体的振动情况的功能，而当被监测物体受到外力冲击时，难以及时准确的反映仪器设备的受冲击情况。
综上所述，如何能够及时准确的反映被监测物体的受冲击情况成为目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种安全冲击保护方法与结构振动监测仪的技术方案，以解决背景技术中所介绍的现有技术中的结构振动监测仪不能够及时有效的反映被监测物体的受冲击情况的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种安全冲击保护方法，该安全冲击保护方法用于结构振动监测仪，所述安全冲击保护方法包括：
三轴加速度传感器分别测量被监测物体的三轴加速度；
计算所述三轴加速度的矢量和，得到所述被监测物体的冲击加速度；
信号处理芯片判断所述冲击加速度是否大于或等于预设冲击加速度阈值；
若所述冲击加速度大于或等于所述预设冲击加速度阈值，则所述信号处理芯片判定所述被监测物体受到冲击，对所述被监测物体采取安全保护措施。
优选地，所述对被监测物体采取安全保护措施的步骤，包括：
若所述信号处理芯片判定所述被监测物体受到冲击，则所述信号处理芯片根据所述冲击加速度计算所述被监测物体受到的冲击力；
所述信号处理芯片判断所述被监测物体受到的冲击力是否大于或等于第一预设冲击力阈值；
若所述被监测物体受到的冲击力大于或等于所述第一预设冲击力阈值，则所述信号处理芯片向继电器发送报警信号；
所述继电器根据所述报警信号控制报警装置进行报警。
优选地，所述对被监测物体采取安全保护措施的步骤，包括：
若所述信号处理芯片判定所述被监测物体受到冲击，则所述信号处理芯片根据所述冲击加速度计算所述被监测物体受到的冲击力；
所述信号处理芯片判断所述被监测物体受到的冲击力是否大于或等于第二预设冲击力阈值；
若所述被监测物体受到的冲击力大于或等于第二预设冲击力阈值，则所述信号处理芯片向所述被监测物体的安全链系统发送停机信号，以使所述被监测物体停止工作。
优选地，在所述信号处理芯片判定所述被监测物体受到冲击之前，还包括：
计算所述冲击加速度的持续时间；
若所述冲击加速度的持续时间大于或等于预定时间阈值，则所述信号处理芯片判定所述被监测物体受到冲击。
优选地，在所述信号处理芯片判定所述被监测物体受到冲击之前，还包括：
位移传感器测量所述被监测物体的偏移量；
若单位时间内所述被监测物体的偏移量大于或等于预定偏移量，则所述信号处理芯片判定所述被监测物体受到冲击。
根据本发明的第二方面，还提供了一种结构振动监测仪，该结构振动监测仪包括：
依次电连接的三轴加速度传感器、信号处理芯片、继电器和报警装置，所述信号处理芯片包括第一计算器、比较器和判决器；其中，
所述三轴加速度传感器与被监测物体相连，用于测量被监测物体的三轴加速度；
所述第一计算器与所述三轴加速度传感器电连接，用于计算所述三轴加速度的矢量和，得到所述被监测物体的冲击加速度；
所述比较器与所述计算器电连接，用于比较所述冲击加速度与预设冲击加速度阈值的大小；
所述判决器与所述比较器电连接，用于判定所述被监测物体受到冲击。
优选地，所述信号处理芯片还包括第二计算器，用于当判定所述被监测物体受到冲击时，根据所述冲击加速度计算所述被监测物体受到的冲击力；
所述判决器还与所述第二计算器电连接，用于判断所述被监测物体受到的冲击力是否大于或等于第一预设冲击力阈值；
所述判决器还与所述继电器电连接，用于当所述判决器判定被监测物体受到的冲击力大于或等于第一预设冲击力阈值时，向所述继电器发送报警信号；
所述继电器，还用于根据所述报警信号控制所述报警装置进行报警。
优选地，所述判决器，还用于判断所述被监测物体受到的冲击力是否大于或等于第二预设冲击力阈值，当判定所述被监测物体受到的冲击力大于或等于第二预设冲击力阈值时，所述判决器向所述被监测物体的安全链系统发送停机信号，以使所述被监测物体停止工作。
优选地，所述结构振动监测仪还包括：
所述信号处理芯片还包括计时器，所述计时器与所述比较器电连接，用于计算所述冲击加速度的持续时间；
所述判决器还与所述计时器电连接，用于判断所述冲击加速度的持续时间是否大于或等于预定时间阈值，还用于当所述判决器判定加速度的持续时间大于或等于预定时间阈值时，判定所述被监测物体受到冲击。
优选地，所述结构振动监测仪还包括：
位移传感器，用于测量所述被监测物体的偏移量；
所述判决器与所述位移传感器电连接，还用于当单位时间内所述被监测物体的偏移量大于或等于预定偏移量时，判定所述被监测物体受到冲击。
本发明提供的安全冲击保护方法和结构振动监测仪中，结构振动监测仪本身一般具有采集加速度的三轴加速度传感器，通过三轴加速度传感器分别测量被监测物体的三轴加速度，然后信号处理芯片计算三轴加速度的矢量和，得到被监测物体的冲击加速度，当冲击加速度大于或等于预设加速度阈值时，说明造成该加速度的力量较大，因此通过信号处理芯片判断冲击加速度是否大于或等于预设加速度阈值，可以准确地判断被监测物体是否受到较大的外力作用，信号处理芯片可以准确及时地判定被监测物体受到较大冲击。并在冲击加速度大于或等于预设冲击加速度阈值时，判定被监测物体受到冲击，对被监测物体采取安全保护措施，进一步减小被监测物体因受到冲击而造成的损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一示例性实施例示出的一种安全冲击保护方法的流程示意图；
图2是本发明一示例性实施例示出的一种安全冲击保护方法的流程示意图；
图3是本发明一示例性实施例示出的一种安全冲击保护方法的流程示意图；
图4是本发明一示例性实施例示出的一种安全冲击保护方法的流程示意图；
图5是本发明一示例性实施例示出的一种安全冲击保护方法的流程示意图；
图6是本发明一示例性实施例示出的一种安全冲击保护方法的流程示意图；
图7是本发明一示例性实施例示出的一种结构振动监测仪的结构示意图；
图8是本发明一示例性实施例示出的一种结构振动监测仪的结构示意图；
图9是本发明一示例性实施例是处的一种结构振动监测仪的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供的安全冲击保护方法与结构振动监测仪的方案，解决了背景技术中所介绍的现有的结构振动监测仪，难以及时准确地反映被监测物体的受冲击情况的问题。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中的技术方案作进一步详细的说明。
请参考附图1，图1是本发明一示例性实施例示出的一种安全冲击保护方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例提供的安全冲击保护方法包括如下步骤：
S110：三轴加速度传感器测量被监测物体的三轴加速度。
结构振动监测仪自身往往具有采集被检测物体加速度的三轴加速度传感器，通过该三轴加速度传感器获取被监测物体的在三维立体空间的加速度，能够通过该三轴加速度或者再结合其他变量判断被监测物体是否受到冲击。优选地，该结构振动监测仪为低频结构振动监测仪。
S120：计算三轴加速度的矢量和，得到该被监测物体的冲击加速度。
另外在计算三轴加速度矢量和之前，还需要使用信号滤波器对三轴加速度传感器测量的三轴加速度分别进行滤波处理，然后通过计算三轴加速度的矢量和，能够还原被监测物体受到的冲击力，从而准确地判断被监测物体是否受到冲击。
S130：信号处理芯片判断该冲击加速度是否大于或等于预设冲击加速度阈值；若冲击加速度大于或等于预设冲击加速度阈值，则执行步骤S140。
由于力度等于加速度与质量的乘积，因此当冲击加速度大于或等于预设加速度阈值时，说明造成该冲击加速度的力度较大，因此通过信号处理芯片判断冲击加速度是否大于或等于预设冲击加速度阈值，可以准确地判断被监测物体是否受到较大的外力冲击。
S140：信号处理芯片判定被监测物体受到冲击，对被监测物体采取安全保护措施。
本发明提供的安全冲击保护方法和结构振动监测仪中，结构振动监测仪本身一般具有采集加速度的三轴加速度传感器，通过三轴加速度传感器分别测量被监测物体的三轴加速度，然后信号处理芯片计算三轴加速度的矢量和，得到被监测物体的冲击加速度，当冲击加速度大于或等于预设加速度阈值时，说明造成该加速度的力量较大，因此通过信号处理芯片判断冲击加速度是否大于或等于预设加速度阈值，可以准确地判断被监测物体是否受到较大的外力作用，信号处理芯片可以准确及时地判定被监测物体受到较大冲击。并在冲击加速度大于或等于预设冲击加速度阈值时，判定被监测物体受到冲击，对被监测物体采取安全保护措施，进一步减小被监测物体因受到冲击而造成的损失。
同时为了在被监测物体受到冲击时，对被监测物体进行及时有效地保护，因此如图2所示，该安全冲击保护方法中，对被监测物体采取安全保护措施的步骤如下：
S210：信号处理芯片判定所述被监测物体受到冲击，信号处理芯片根据该加速度计算被监测物体受到的冲击力。
信号处理芯片可以根据加速度以及预先获取的被监测物体质量计算被监测物体受到的冲击力，从而在被监测物体受到冲击力大于或等于一定限值时，对被监测物体进行及时有效地保护。
S220：信号处理芯片判断所述被监测物体受到的冲击力是否大于或等于第一预设冲击力阈值。
S230：若所述被监测物体受到的冲击力大于或等于第一预设冲击力阈值，则所述信号处理芯片向继电器发送报警信号。
S240：所述继电器根据所述报警信号控制报警装置进行报警。
信号处理芯片判定被监测物体受到的冲击力大于或等于第一预设冲击力阈值时，信号处理芯片向继电器发送报警信号，继电器根据该报警信号控制报警装置进行报警，能够及时有效地向相关操作人员进行报警，提示相关操作人员对被监测物体进行必要地检测。其中，报警的形式不限于指示灯报警、蜂鸣器报警、显示屏报警等形式。
同时为了进一步对被监测物体进行保护，防止被监测物体在外力作用下发生损坏，如图3所示，该安全冲击保护方法中，对被监测物体采取安全保护措施的步骤包括：
S310：所述信号处理芯片判定所述被监测物体受到冲击，根据所述加速度计算所述被监测物体受到的冲击力。
S320：信号处理芯片判断被监测物体受到的冲击力是否大于或等于第二预设冲击力阈值；若所述被监测物体受到的冲击力大于或等于所述第二预设冲击力阈值，则执行步骤S330。
通过根据加速度计算被监测物体受到的冲击力，然后判断该冲击力是否大于或等于第二预设冲击力阈值，能够在被监测物体受到的冲击力大于或等于第二预设冲击力阈值时，对被监测物体进行及时有效的保护。其中，第二预设冲击力阈值大于第一预设冲击力阈值。
S330：所述信号处理芯片向所述被监测物体的安全链系统发送停机信号，以使所述被监测物体停止工作。
当被监测物体受到的冲击力大于或等于第二预设冲击力阈值时，说明被监测物体受到的冲击力过大，此时为了保护被监测物体，减少被监测物体在工作状态下受到的损失，信号处理芯片向被监测物体的安全链系统发送停机信号，从而使得被监测物体的安全链系统控制被监测物体停止工作。
或者，如图4所示，根据在图1所示实施例的步骤S140之前，根据下述方法判断被监测物体是否受到冲击：
S410：计算所述被监测物体受力点的形变量；
S420：判断所述被监测物体受力点的形变量是否大于或等于预定形变量；若是，则执行步骤S140。
当被监测物体受到外力时，可能较小的外力能够造成较大的损害，因此可以通过计算被监测物体受力点的形变量，判断在外力作用下对被监测物体造成的形变，当被监测物体受力点的形变量大于或等于预定形变量时，说明被监测物体在外力作用下受到损坏较大，因此，可以在此时，判定被监测物体受到冲击。
如图5所示，图1所示实施例中，在图1所示步骤S140：信号处理芯片判定被监测物体受到冲击之前，该安全冲击保护方法，在图1所示步骤S130之后，还包括：
S510：若所述冲击加速度大于或等于预设冲击加速度阈值，计算所述冲击加速度的持续时间。
S520：判断所述加速度的持续时间是否大于或等于预定时间阈值；若是，执行步骤S140。
加速度持续时间过长，说明被监测物体受到的外力持续时间过长，或者外力造成的加速度过大，导致被监测物体运动的过程过长，通过计算加速度的持续时间，可以进一步结合加速度计算被监测物体的位移量，然后根据该位移量进一步判断被监测物体是否受到冲击。当加速度的持续时间大于或等于预定时间阈值时，说明外力造成的被监测物体的位移量过大，因此，可以在加速度的持续时间大于或等于预定时间阈值时，信号处理芯片可以准确及时地判定被监测物体受到较大冲击。
同时，为了更加准确地判定被监测物体是否受到冲击，如图6所示，在图1所示实施例的步骤S140：在信号处理芯片判定所述被监测物体受到冲击之前，还包括：
S610：位移传感器测量所述被监测物体的偏移量；
S620：判断单位时间内被监测物体的偏移量是否大于或等于预定偏移量；若是，则执行步骤S140。
通过测量被监测物体的偏移量，当单位时间内被监测物体的偏移量大于或等于预定偏移量时，说明被监测物体的初始加速度过大，进一步可推知被监测物体受到的外力过大，因此，当单位时间内被监测物体的偏移量大于或等于预定偏移量阈值时，能够及时准确地判定被监测物体受到冲击。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种结构振动监测仪，由于该结构振动监测仪对应的方法是本申请实施例中的安全保护方法，并且该系统解决问题的原理与方法相似，因此该系统的实时可以参见方法的实时，重复之处不再赘述。
请参考图7，图7为本发明一示例性实施例示出的一种结构振动监测仪的结构示意图，如图7所示，该结构振动监测仪包括：
依次电连接的三轴加速度传感器701、信号处理芯片702、继电器703和报警装置704，所述信号处理芯片702包括第一计算器7021、比较器7022和判决器7023；其中，
三轴加速度传感器701与被监测物体705相连，用于测量被监测物体705的三轴加速度；
第一计算器7021与所述三轴加速度传感器701相连，用于根据所述被监测物体705的三轴加速度计算所述被监测物体的冲击加速度。
所述比较器7022与所述第一计算器7021电连接，用于比较所述冲击加速度与预设加速度阈值的大小；
所述判决器7023与所述比较器7022电连接，用于判定所述被监测物体受到冲击。
同时，如图8所示，信号处理芯片702还包括第二计算器7024，该第二计算器7024还用于当信号处理芯片702判定所述被监测物体705受到冲击时，根据所述加速度计算所述被监测物体705受到的冲击力；
判决器7023，还用于判断被监测物体705受到的冲击力是否大于或等于第一预设冲击力阈值；
所述判决器7023还与所述继电器703电连接，用于当所述被监测物体705受到的冲击力大于或等于第一预设冲击力阈值时，向继电器703发送报警信号；
所述继电器703，还用于根据所述报警信号控制所述报警装置704进行报警；
所述判决器7023，还用于判断所述被监测物体705受到的冲击力是否大于或等于第二预设冲击力阈值；还用于当所述被监测物体705受到的冲击力大于或等于第二预设冲击力阈值时，向被监测物体705的安全链系统发送停机信号，以使所述被监测物体705停止工作。其中，被监测物体包括安全链系统，用于控制被检测物体紧急停止工作。
请参见图9，图9是本发明一示例性实施例示出的一种结构振动监测仪的结构示意图，如图9所示，该结构振动监测仪中，信号处理芯片还包括计时器7025，
所述计时器7025与所述比较器7021电连接，用于计算所述加速度的持续时间；
所述判决器7023，还用于判断所述加速度的持续时间是否大于或等于预定时间阈值，当所述加速度的持续时间大于或等于预定时间阈值时，所述判决器7023判定所述被监测物体705受到冲击。
如图9所示，图9所示的实施例的结构振动监测仪还包括：位移传感器706，与所述信号处理芯片702相连，用于测量所述被监测物体705的偏移量；
上述判决器7023还与所述位移传感器706电连接，还用于单位时间内所述被监测物体705的偏移量大于或等于预定偏移量时，判定所述被监测物体705受到冲击。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种安全冲击保护方法，其特征在于，所述安全冲击保护方法用于结构振动监测仪，所述安全冲击保护方法包括：
使用三轴加速度传感器分别测量被监测物体的三轴加速度；
信号处理芯片计算所述三轴加速度的矢量和，得到所述被监测物体的冲击加速度；
判断所述冲击加速度是否大于或等于预设冲击加速度阈值；
若所述冲击加速度大于或等于所述预设冲击加速度阈值，则所述信号处理芯片判定所述被监测物体受到冲击，对所述被监测物体采取安全保护措施。
2.根据权利要求1所述的安全冲击保护方法，其特征在于，所述对被监测物体采取安全保护措施的步骤，包括：
若所述信号处理芯片判定所述被监测物体受到冲击，则所述信号处理芯片根据所述冲击加速度计算所述被监测物体受到的冲击力；
所述信号处理芯片判断所述被监测物体受到的冲击力是否大于或等于第一预设冲击力阈值；
若所述被监测物体受到的冲击力大于或等于所述第一预设冲击力阈值，则所述信号处理芯片向继电器发送报警信号；
所述继电器根据所述报警信号控制报警装置进行报警。
3.根据权利要求1所述的安全冲击保护方法，其特征在于，所述对被监测物体采取安全保护措施的步骤，包括：
若所述信号处理芯片判定所述被监测物体受到冲击，则所述信号处理芯片根据所述冲击加速度计算所述被监测物体受到的冲击力；
所述信号处理芯片判断所述被监测物体受到的冲击力是否大于或等于第二预设冲击力阈值；
若所述被监测物体受到的冲击力大于或等于第二预设冲击力阈值，则所述信号处理芯片向所述被监测物体的安全链系统发送停机信号，以使所述被监测物体停止工作。
4.根据权利要求1所述的安全冲击保护方法，其特征在于，在所述信号处理芯片判定所述被监测物体受到冲击之前，还包括：
计算所述冲击加速度的持续时间；
若所述冲击加速度的持续时间大于或等于预定时间阈值，则所述信号处理芯片判定所述被监测物体受到冲击。
5.根据权利要求1所述的安全冲击保护方法，其特征在于，在所述信号处理芯片判定所述被监测物体受到冲击之前，还包括：
位移传感器测量所述被监测物体的偏移量；
若单位时间内所述被监测物体的偏移量大于或等于预定偏移量，则所述信号处理芯片判定所述被监测物体受到冲击。
6.一种结构振动监测仪，其特征在于，包括：
依次电连接的三轴加速度传感器、信号处理芯片、继电器和报警装置，所述信号处理芯片包括第一计算器、比较器和判决器；其中，
所述三轴加速度传感器与被监测物体相连，用于测量被监测物体的三轴加速度；
所述第一计算器与所述三轴加速度传感器电连接，用于计算所述三轴加速度的矢量和，得到所述被监测物体的冲击加速度；
所述比较器与所述第一计算器电连接，用于比较所述冲击加速度与预设冲击加速度阈值的大小；
所述判决器与所述比较器电连接，用于判定所述被监测物体受到冲击。
7.根据权利要求6所述的结构振动监测仪，其特征在于，所述信号处理芯片还包括第二计算器，用于当判定所述被监测物体受到冲击时，根据所述冲击加速度计算所述被监测物体受到的冲击力；
所述判决器还与所述第二计算器电连接，用于判断所述被监测物体受到的冲击力是否大于或等于第一预设冲击力阈值；
所述判决器还与所述继电器电连接，用于当所述判决器判定被监测物体受到的冲击力大于或等于第一预设冲击力阈值时，向所述继电器发送报警信号；
所述继电器，还用于根据所述报警信号控制所述报警装置进行报警。
8.根据权利要求6所述的结构振动监测仪，其特征在于，所述判决器，还用于判断所述被监测物体受到的冲击力是否大于或等于第二预设冲击力阈值，当判定所述被监测物体受到的冲击力大于或等于第二预设冲击力阈值时，所述判决器向所述被监测物体的安全链系统发送停机信号，以使所述被监测物体停止工作。
9.根据权利要求6所述的结构振动监测仪，其特征在于，还包括：
所述信号处理芯片还包括计时器，所述计时器与所述比较器电连接，用于计算所述冲击加速度的持续时间；
所述判决器还与所述计时器电连接，用于判断所述冲击加速度的持续时间是否大于或等于预定时间阈值，还用于当所述判决器判定加速度的持续时间大于或等于预定时间阈值时，判定所述被监测物体受到冲击。
10.根据权利要求6所述的结构振动监测仪，其特征在于，还包括：
位移传感器，用于测量所述被监测物体的偏移量；
所述判决器还与所述位移传感器电连接，还用于当单位时间内所述被监测物体的偏移量大于或等于预定偏移量时，判定所述被监测物体受到冲击。
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