CN106405214A - 一种压电传感器检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压电传感器检测设备，包含传感器接口、电源激励及电流检测模块和控制处理器：所述感器接口与被测压电传感器和电源激励及电流检测模块连接，将电源激励及电流检测模块产生的电源源输出给被测压电传感器，以及接收被测压电传感器输出的信号；所述电源激励及电流检测模块用于产生电源，与被测压电传感器形成一个电路回路，将被测压电传感器消耗的电流参数反馈给控制处理器：所述控制处理器用于根据电源激励及电流检测模块输出的被测压电传感器消耗的电流参数进行分析和/或处理，与预设的阀值进行超限判断及告警。本发明为系统的维护提供便利，减少工作量的同时，降低维护成本。

Description

一种压电传感器检测设备

技术领域

本发明涉及一种压电传感器检测设备，特别涉及一种对电流、偏置电压和纹波系数进行检测的压电传感器检测设备。

背景技术

ICP传感器、IEPE传感器等压电传感器一般与被测物体刚性连接，由于压电传感器和线缆拆卸需要耗费大量时间，所以在一套应用压电传感器的系统出现故障需要维修时，往往耗费大量时间来排查故障点，同时因为故障隔离困难，甚至需要拆除原有传感器和布线，因而浪费大量的人力和物力。采用万用表、示波器等专用仪器排查故障往往需要测试人员丰富的专业知识。所以亟需一套能无需拆线即能测试，无需复杂的专业知识，直接指示压电传感器是否有故障的设备。从而为系统的维护提供便利，减少工作量的同时，降低维护成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压电传感器检测设备，用于解决现有技术中压电传感器故障维护需耗费工作人员工作量、操作复杂、需要大量复杂知识等问题。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种压电传感器检测设备，其特征在于，包含传感器接口、电源激励及电流检测模块和控制处理器：

所述感器接口与被测压电传感器和电源激励及电流检测模块连接，将电源激励及电流检测模块产生的电源源输出给被测压电传感器，以及接收被测压电传感器输出的信号；

所述电源激励及电流检测模块用于产生电源，与被测压电传感器形成一个电路回路，将被测压电传感器消耗的电流参数反馈给控制处理器：

所述控制处理器用于根据电源激励及电流检测模块输出的被测压电传感器消耗的电流参数进行分析和/或处理，与预设的阀值进行超限判断及告警。

优选地，所述电源激励及电流检测模块包含供电电源模块及电流等效输出模块，所述供电电源模块为恒流源电路，为被测压电传感器供电；所述电流等效输出模块为电阻分压器，向电源激励及电流检测模块输出消耗电流参数。

进一步，所述压电传感器检测设备还包括偏置电压检测模块；

所述偏置电压检测模块与所述传感器接口和控制处理器连接，用于从被测压电传感器输出的信号中提取偏置电压参数输入至控制处理器；

所述控制处理器还用于采集偏置电压检测模块输出的偏置电压参数，并对偏置电压参数进行分析和/或处理，与预设的阀值进行超限判断及告警。

优选地，所述偏置电压检测模块包含依次连接的分压电路、信号放大器、ESD保护电路。

进一步，所述压电传感器检测设备还包括纹波系数检测模块；纹波系数检测模块与所述传感器接口和控制处理器连接，用于从被测压电传感器输出的信号中提取纹波系数参数输入至控制处理器；

所述控制处理器还用于采集纹波系数检测模块输出的纹波系数参数，并对纹波系数参数进行分析和/或处理，与预设的阀值进行超限判断及告警。

优选地，所述纹波系数检测模块包含依次连接的隔离电容、分压电路、滤波电路、信号放大器、ESD保护电路。

进一步，所述压电传感器检测设备还包括按键模块；

所述按键模块与所述控制处理器连接，用于给所述控制处理器提供指令信号和测试开始命令；所述指令信号包含电流的阈值、偏置电压的阈值和纹波系数的阈值。

进一步，所述压电传感器检测设备还包括数显模块：

所述数显模块与所述控制处理器建立连接，用于显示并存储控制处理器的各分析和/或处理结果，以及告警信息。

优选地，所述控制处理器由单片机和外围电路组成。

本发明提供的压电传感器的检测设备，可以通过收集到的压电传感器信息(例如包括电流值、偏置电压值、纹波系数值)而对压电传感器实现检测，了解压电传感器的状态，从而后续可以对出现异常的问题压电传感器采取例如更换等操作，确保系统正常状态，相对于现有技术，无需对压电传感器安装现状予以破坏，现场操作也无需丰富的专业知识。减少了工作量，降低了故障排除的难度和专业性。

附图说明

图1是本发明压电传感器检测设备的功能框图。

图2是本发明压电传感器检测装置的电源激励及电流检测模块与被测压电传感器的连接示意图。

图3是本发明压电传感器检测装置的偏置电压检测模块功能框图。

图4是本发明压电传感器检测装置的纹波系数检测模块功能框图。

图5是本发明压电传感器检测装置的控制处理器程序框图。

具体实施方式

鉴于现有技术中往往耗费大量时间来排查故障点，甚至需要拆除原有压电传感器和布线。采用万用表、示波器等专用仪器往往需要测试人员丰富的专业知识，提高了维护成本等问题，本发明的发明人对现有技术进行了改进，提出了一种压电传感器检测设备及检测方法，可以通过收集到的压电传感器信息(例如包括电流值、偏置电压值、纹波系数值)而对压电传感器实现检测，了解压电传感器的状态。

以下将通过具体实施例来对本发明所提出的压电传感器检测设备及检测方法进行详细说明。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

图1是本发明压电传感器检测设备的功能框图。如图1所示，所述压电传感器检测设备包括：传感器接口1、电源激励及电流检测模块2、偏置电压检测模块3、纹波系数检测模块4、控制处理器5、数显模块6、按键模块7。

传感器接口1与电源激励及电流检测模块2、偏置电压检测模块3、纹波系数检测模块4连接；控制处理器5与电源激励及电流检测模块2、偏置电压检测模块3、纹波系数检测模块4连接；控制处理器5与数显模块6和按键模块7连接；

在本实施例中，压电传感器为压力、振动等检测装置中广泛使用的传感器。传感器接口应是多个型号并联或者可更换的，以适应不同的压电传感器接线。例如航空插头、3.81端子排、5.08端子排等；

在本实施例中，如图2所示，电源激励及电流检测模块用于通过传感器接口向被测压电传感器供电和将被测压电传感器的消耗电流值等效输出；电源激励及电流检测模块由供电电源及电流等效输出构成。所述供电电源是经过一个恒流源对传感器电流供电，供电电源恒流源具有限流作用，防止被测压电传感器因短路而导致对检测设备的损坏；同时电流激励与电流检测模块具有最大电流可调功能，以适应不同的被测传感器；所述电流测量部分采用高精密电阻分压，输出一个正比于所测电流的模拟量。

在本实施例中，偏置电压检测模块用于检测来自所述压电传感器的直流偏置电压信号；如图3所示，偏置电压检测模块是由分压电路、信号放大器、ESD保护等元器件构成。最终输出一个正比于偏置电压、且在模/数转换器可检测范围内的模拟量。

在本实施例中，纹波系数检测模块用于检测来自所述压电传感器的纹波数据；如图5所示，纹波系数检测模块是由隔离电容、分压电路、滤波电路、信号放大、ESD保护等构成。最终输出一个正比纹波电压、且在模/数转换器可检测范围内的模拟量。

在本实施例中，控制处理器由单片机及其周边电路构成，通过控制自身所带的AD模数转换功能对电流等效模拟量的模数转换，并将模数转换信息进行分析和处理，同时将分析后的结论性数据传输至显示模块，进行显示并存储。

控制处理器的软件程序主要实现按键功能相应及控制、显示控制、采集功能控制、存储控制等。根据按键信息判断指令内容，根据指令内容进行逻辑控制，实现采集控制、采集数据计算、计算数据进行阈值比较、比较结论进行显示、原始采集数据及分析结论进行存储。

电流测量程序：根据指令启动模/数采集功能，采集电源激励及电流检测模块输出的模拟量，根据计算公式计算成消耗电流，并对其进行分析和/或处理后予以记录；

偏置电压测量程序：根据指令启动模/数采集功能，采集偏置电压测量模块输出的模拟量，根据计算公式计算成偏置电压，并对其进行分析和/或处理后予以记录；

纹波系数测量程序：根据指令启动模/数采集功能，采集纹波系数模块输出的模拟量，根据计算公式计算成偏置电压，并对其进行分析和/或处理后予以记录；

阈值设置程序：根据中断采集按键指令，并启动相应测量程序或阈值设置程序；

数显模块控制程序：根据采集按键指令结束标识，并启动显示控制程序进行分析结论显示，同时启动存储控制程序，将原始数据和采集处理结果进行存储；

在本实施例中，各类数据是以数字值的形式在数显模块6上予以显示，例如，数显模块上显示有：每一次测量的电流值、电压偏置值、纹波系数值，一段时间(例如1秒)刷新一次，并可以翻看历史记录等。数显模块上还直接显示故障代码。

在本实施例中，按键模块7，可以是数字键盘，也可以是开关按键。

如图5所示，本实施例一种压电传感器检测设备的工作流程如下：

步骤1)通过按键模块设置消耗电流参数、偏置电压参数、纹波系数参数的阈值。具体为：

A)按下按键模块，选中需要设置阈值的参数；

B)修改参数的阈值；

C)控制处理器保存修改过的参数阈值.

步骤2)通过电源激励及电流检测模块获取被测传感器消耗电流参数，偏置电压检测模块获取被测传感器偏置电压参数，纹波系数检测模块获取被测传感器纹波系数参数，并将所有获取的参数信息传送至控制处理器.

其中：消耗电流参数的处理方法为：

A)供电电源经过一个恒流源对传感器电流供电；恒流源具有限流作用；

B)电流测量部分输出一个正比于所测电流的模拟电压值；

C)控制处理器采集并乘以比例系数得到实际消耗的电流值；

D)参数出现超限时，在数显模块上显示并发出电流报警信号；

偏置电压参数的处理方法为：

A)由偏置电压检测模块对信号进行分压；

B)经信号放大器放大、滤波；

C)再经ESD保护电路；

D)控制处理器采集并处理；

E)出现超限时，在数显模块上显示并发出偏置电压报警信号；

纹波系数参数的处理方法为：

A)由纹波系数检测模块对信号进行滤波，滤除直流成分；

B)经信号放大器放大、滤波；

C)再经ESD保护电路；

D)控制处理器采集并处理；

E)出现超限时，在数显模块上显示并发出纹波系数报警信号；

步骤3)控制处理器对被测传感器的消耗电流参数、偏置电压参数、纹波系数参数信号进行采集、处理、分析和存储，进行超限判断及告警输出；

步骤4)显示模块显示接收到的控制处理器采集到的状态参数测量信息，发送告警指示提醒操作人员；

本发明提供的压电传感器检测设备及检测方法，可以通过收集到的压电传感器信息(例如包括电流值、偏置电压值、纹波系数值)而对压电传感器实现检测，了解压电传感器的状态，从而后续可以对出现异常的问题压电传感器采取例如更换等操作，确保系统正常状态，相对于现有技术，无需对压电传感器安装现状予以破坏，也无需专业的知识。减少了工作量，降低了故障排除的难度和专业性。

应当指出，本实施例仅列示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (9)

1.一种压电传感器检测设备，其特征在于，包含传感器接口、电源激励及电流检测模块和控制处理器：

所述感器接口与被测压电传感器和电源激励及电流检测模块连接，将电源激励及电流检测模块产生的电源源输出给被测压电传感器，以及接收被测压电传感器输出的信号；

所述电源激励及电流检测模块用于产生电源，与被测压电传感器形成一个电路回路，将被测压电传感器消耗的电流参数反馈给控制处理器：

所述控制处理器用于根据电源激励及电流检测模块输出的被测压电传感器消耗的电流参数进行分析和/或处理，与预设的阀值进行超限判断及告警。

2.根据权利要求1所述的压电传感器检测设备，其特征在于所述电源激励及电流检测模块包含供电电源模块及电流等效输出模块，所述供电电源模块为恒流源电路，为被测压电传感器供电；所述电流等效输出模块为电阻分压器，向电源激励及电流检测模块输出消耗电流参数。

3.根据权利要求1所述的压电传感器检测设备，其特征在于：还包括偏置电压检测模块；

所述偏置电压检测模块与所述传感器接口和控制处理器连接，用于从被测压电传感器输出的信号中提取偏置电压参数输入至控制处理器；

所述控制处理器还用于采集偏置电压检测模块输出的偏置电压参数，并对偏置电压参数进行分析和/或处理，与预设的阀值进行超限判断及告警。

4.根据权利要求3所述的压电传感器检测设备，其特征在于所述偏置电压检测模块包含依次连接的分压电路、信号放大器、ESD保护电路。

5.根据权利要求1所述的压电传感器检测设备，其特征在于：还包括纹波系数检测模块；纹波系数检测模块与所述传感器接口和控制处理器连接，用于从被测压电传感器输出的信号中提取纹波系数参数输入至控制处理器；

所述控制处理器还用于采集纹波系数检测模块输出的纹波系数参数，并对纹波系数参数进行分析和/或处理，与预设的阀值进行超限判断及告警。

6.根据权利要求5所述的压电传感器检测设备，其特征在于所述纹波系数检测模块包含依次连接的隔离电容、分压电路、滤波电路、信号放大器、ESD保护电路。

7.根据权利要求1至6任一所述的压电传感器检测设备，其特征在于：还包括按键模块；

所述按键模块与所述控制处理器连接，用于给所述控制处理器提供指令信号和测试开始命令；所述指令信号包含电流的阈值、偏置电压的阈值和纹波系数的阈值。

8.根据权利要求7所述的压电传感器检测设备，其特征在于：还包括数显模块：

所述数显模块与所述控制处理器建立连接，用于显示并存储控制处理器的各分析和/或处理结果，以及告警信息。

9.根据权利要求1所述的压电传感器检测设备，其特征在于所述控制处理器由单片机和外围电路组成。