CN109883473A - 一种非接触测温与转速测量一体化分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触测温与转速测量一体化分析仪，包括壳体和灯带电路板基座，壳体内壁的底部与灯带电路板基座的底部固定连接，壳体的内部分别固定连接有控制单元、转速传感器和红外温度传感器，壳体的内部且位于控制单元和转速传感器之间固定连接有激光传感器，本发明涉及测量设施技术领域。该非接触测温与转速测量一体化分析仪，实现通过一个芯片采集控制多个以参数同步计算并同步输出频闪，实现把红外测温与转速测量结合起来，测量转速可达1000000转/分钟，最高精度±0.001％，适用航空航天超高速测试，实现通过一个装置同时非接触测得转速、温度、振动、噪音和同步发出频闪，达到具备测量、控制、变送输出的功能集于一体的目的。

Description

一种非接触测温与转速测量一体化分析仪

技术领域

本发明涉及测量设施技术领域，具体为一种非接触测温与转速测量一体化分析仪。

背景技术

随着我国高铁的掘起和大飞机的研制，引发对高速运转的转体研究，比如高铁的轮轴在高速度负重运行时的轴承温度直接反映了轴承材料的耐磨度和磨损状态，直升机的螺旋桨高速旋转时主轴和桨叶的升温状况，大飞机的研发更离不开各种高速运转的材料和结构性研究，以上都是高速转体研究的重要课题，本检测装置专为高速和超高速转体运行状态分析的必要工具，当前检测仪器都是单一的检测功能，如上所述需要三种仪器分别测量才能完成，而所测得数据不能有任何关联性，也不能实时同步测量。

当前国产的单一功能的频闪仪使用方法是仪器对着转体通过手动调整频闪灯的频率与转体的转速一致时，人眼可以观察到转体是静止状态，这种使用方法最大的缺陷是当转体转速不稳定或大幅度变化时，人工没办法跟得上转速变化来调整频闪灯相对应的频率，这种人工调频的缺陷就没办法保持人眼观察到转体持续的静止的状态而失去频闪仪的作用，频闪仪只适合相对稳定的转体检测使用，同时当前红外测温仪也是单一功能的测物体表面的温度变化，对于转体研究来说不能跟据不同转速来判断温度的变化，或者说不同的转速会让转体表面产生多少温度，单一的红外测温仪是不知道的，当前国产的单一功能的转速仪最高转速是100000转/分钟，精度±0.1％，然而，这样的转速仪使用范围较为局限，其转速和测量精度不能适用于一些对于测量精度要求高的和高速转体测量，从而对高精度测量的科研工作带来了极大的不便。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种非接触测温与转速测量一体化分析仪，解决了当前检测仪器功能较为单一，只能实现独立测量转速和温度，不能实现同时对温度和转速进行测量，同时现有的通过频闪方式测量转速时，大多采用人工调频，没办法保持人眼观察到非恒定转速的转体的静止状态而失去频闪仪的作用，频闪仪只适合相对稳定的转速使用，同时当前红外测温仪都是单一功能的测物体表面的温度变化，不能与转体因转速变化而改变温度相对应。转速仪使用范围较为局限，其转速量程和测量精度不能适用于一些对于测量精度要求高的和高速转体测量的需求。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种非接触测温与转速测量一体化分析仪，包括壳体和灯带电路板基座，所述壳体内壁的底部与灯带电路板基座的底部固定连接，所述壳体的内部分别固定连接有控制单元、转速传感器和红外温度传感器，所述壳体的内部且位于控制单元和转速传感器之间固定连接有激光传感器，所述灯带电路板基座的顶部环绕固定安装有高亮度LED频闪光灯，所述壳体的正面固定连接有显示器，所述壳体的正面且位于显示器的两侧分别固定连接有LED报警灯，所述壳体的正面且位于显示器的底部固定连接有控制及功能按键，所述壳体的一侧固定连接有手柄，且手柄远离壳体的一端通过连接头连接有信号输出线，所述手柄远离壳体的一端且位于信号输出线的两侧分别固定安装有电源外接端口和传感器外接端口，且壳体的内部分别固定连接有温湿度采集模块和振动噪音传感器。

优选的，所述高亮度LED频闪光灯的数量至少为三个，且壳体的背面开设有与高亮度LED频闪光灯相适配的闪光孔，所述闪光孔的内部固定安装有LED灯反光罩。

优选的，所述壳体的顶部固定连接有与红外温度传感器相适配的红外测温窗口，所述壳体的顶部且位于红外测温窗口的两侧分别开设有与激光传感器和转速传感器相适配的激光窗口和转速检测窗口，所述壳体的顶部开设有与温湿度采集模块相适配的环境温湿度检测窗口，且壳体的顶部开设有与振动噪音传感器相适配的振动检测窗口。

优选的，所述控制单元的输出端分别与激光传感器、LED报警灯、显示器和高亮度LED频闪光灯的输入端连接，且控制单元的输入端与控制及功能按键的输出端连接。

优选的，所述控制单元分别与红外温度传感器和转速传感器实现双向连接，且转速传感器与高亮度LED频闪光灯实现双向连接。

优选的，所述红外温度传感器和转速传感器的输出端均与显示器的输入端连接。

优选的，所述控制单元的输入端与电源模块的输出端电性连接，且电源模块的输出端分别与激光传感器、控制按键、转速传感器和红外温度传感器的输入端电性连接。

(三)有益效果

本发明提供了一种非接触测温与转速测量一体化分析仪。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该非接触测温与转速测量一体化分析仪，通过在壳体的内部分别固定连接有控制单元、转速传感器和红外温度传感器，壳体的内部且位于控制单元和转速传感器之间固定连接有激光传感器，壳体的内部环绕固定安装有高亮度LED频闪光灯，壳体的正面固定连接有显示器，壳体的正面且位于显示器的两侧分别固定连接有LED报警灯，壳体的正面且位于显示器的底部固定连接有控制按键，再通过在壳体的一侧通过连接头连接有信号输出线，高亮度LED频闪光灯的数量至少为三个，可实现通过一个芯片采集控制多个以参数同步计算并同步输出频闪，通过显示器面板按键可以设置报警值，显示器的左右两侧有LED报警灯会闪亮提示高低限值超出报警，并可以通过信号输出线同步将报警开关信号输出给外围控制器，本发明通过激光反射测得的转速同步触发闪灯，不受转速任意变速度而影响人眼观察到转速总是静止状态，更有效的分析观察任意转速下的转速状况，可实现把红外测温与转速测量结合起来，有效分析转体的磨损情况磨擦系数，各种材料的磨合温升区别，材质表面磨擦处理的分析等起到很重要的测量，测量转速可达1000000转/分钟，最高精度±0.001％，适用航空航天，高速铁路等科研项目超高速测试，实现了通过一个装置同时非接触测得转速、温度、振动、噪音和同步发出频闪，可达到具备测量、控制、变送输出的功能集于一体的目的，大大扩大了使用范围，从而大大方便了科研人员的高精度测量工作，转体不同转速下的温度是不同的，通过非接触测转体温度可以分析温升变化，而不同的环境温湿度下对转体升温有很大的影响，应用于高铁高速转体研究有很大的帮助，我国国土辽阔，南北温差大，湿度相差大，高铁从南到北经历不同温湿度大落差，对各种高速运动的部件及材料磨擦温变有着直接影响，本发明同时测量转体温度和环境温湿度，有助分析不同环境下转体不同转速的温升，同一个芯片采集可以同步得出温差，特别对航天转体研究有着重要测量分析其结构特征是在一个很小的20mm凸块上集合了激光发射窗口，激光接收窗口，红外测温窗口，环境温湿度传感器。这个紧凑型结构能够应付很小转体的多参数同步测量和分析，并可延伸控制功能和无线上云实现全球GPRS数据同步传输。

(2)、该非接触测温与转速测量一体化分析仪，通过在壳体的背面开设有与高亮度LED频闪光灯相适配的闪光孔，壳体的顶部固定连接有与红外温度传感器相适配的红外测温窗口，壳体的顶部且位于红外测温窗口的两侧分别开设有与激光传感器和转速传感器相适配的激光窗口和转速检测窗口，可实现将壳体内部的各个电子设备与外界进行收发控制，从而保证了整个测量设备的正常使用。

附图说明

图1为本发明结构的正视图；

图2为本发明壳体背面结构的立体图；

图3为本发明壳体结构的剖视图；

图4为本发明系统的结构原理框图；

图5为本发明LED灯反光罩结构的剖视图。

图中，1壳体、2凸台灯带电路板基座、3控制单元、4转速传感器、5红外温度传感器、6激光传感器、7手柄、8高亮度LED频闪光灯、9显示器、10LED报警灯、11控制按键、12信号输出线、13闪光孔、14红外测温窗口、15激光窗口、16转速检测窗口、17电源模块、18温湿度采集模块、19环境温湿度检测窗口、20振动噪声传感器、21振动检测窗口、22电源外接端口、23传感器外接端口、24LED灯反光罩。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明实施例提供一种技术方案：一种非接触测温与转速测量一体化分析仪，包括壳体1和灯带电路板基座2，壳体1内壁的底部与灯带电路板基座2的底部固定连接，壳体1的内部分别固定连接有控制单元3、转速传感器4和红外温度传感器5，壳体1的内部且位于控制单元3和转速传感器4之间固定连接有激光传感器6，壳体1的顶部固定连接有与红外温度传感器5相适配的红外测温窗口14，壳体1的顶部且位于红外测温窗口14的两侧分别开设有与激光传感器6和转速传感器4相适配的激光窗口15和转速检测窗口16，壳体1的顶部开设有与温湿度采集模块18相适配的环境温湿度检测窗口19，且壳体1的顶部开设有与振动噪音传感器20相适配的振动检测窗口21，灯带电路板基座2的顶部环绕固定安装有高亮度LED频闪光灯8，高亮度LED频闪光灯8的数量至少为三个，且壳体1的内部分别固定连接有温湿度采集模块18和振动噪音传感器20，且壳体1的背面开设有与高亮度LED频闪光灯8相适配的闪光孔13，闪光孔13的内部固定安装有LED灯反光罩24，壳体1的正面固定连接有显示器9，壳体1的正面且位于显示器9的两侧分别固定连接有LED报警灯10，壳体1的正面且位于显示器9的底部固定连接有控制按键11，壳体1的一侧固定连接有手柄7，收不到7的内部固定安装有蓄电池，且手柄7远离壳体1的一端通过连接头连接有信号输出线12，手柄7远离壳体1的一端且位于信号输出线12的两侧分别固定安装有电源外接端口22和传感器外接端口23，控制单元3的输出端分别与激光传感器6、LED报警灯10、显示器9和高亮度LED频闪光灯8的输入端连接，且控制单元3的输入端与控制按键11的输出端连接，控制单元3分别与红外温度传感器5和转速传感器4实现双向连接，且转速传感器4与高亮度LED频闪光灯8实现双向连接，红外温度传感器5和转速传感器4的输出端均与显示器9的输入端连接，控制单元3的输入端与电源模块17的输出端电性连接，且电源模块17的输出端分别与激光传感器6、控制按键11、转速传感器4和红外温度传感器5的输入端电性连接，测量温湿度度的作用是转体高速转动产生热量与现场环境温湿度是有关联的，比如高铁从气温高到气温低的地点，环境温湿度跨度很大，对轴承轮毂产生的温度就差别很大，噪音和振动是转体在不同转速下产生不同数值的，可综合显示转速、振动、噪音、转体温度、环境温度、环境湿度、温差和频闪频率，从而实现转速报警，温度报警，环境温湿度报警，温差报警，频闪灯触发，外触发频闪脉冲信号，所有测量数据变送输出信号，控制输出，所有测量项目精度修正功能，数字信号输出，所测量数据上云等集一体。

使用时，先将整个测量装置固定安装好在待测量的相应位置，通过电源模块17分别使激光传感器6、控制按键11、控制单元3、转速传感器4和红外温度传感器5通12-24VDC电源，然后控制单元3可控制激光传感器6发出红色激光瞄准被测转体，激光瞄准点是红外测温的目标区域，激光瞄准处的表面温度以红外幅射方法传递到红外测温窗口14内的红外温度传感器，通过红外温度传感器5可测得转体表面温度，在被测转体激光瞄准点处贴一张比红色激光斑点稍大的反光贴纸，把红色激光反射到激光窗口15内的激光传感器6上，然后控制单元3可控制转速传感器4进行工作即可测得转速，转体每转一圈反光贴就反射一次红色激光给转速检测窗口，转速传感器4就取得一次信号，以此反射信号计算转速，每取得一次反射信号同时触发高亮度LED频闪光灯8闪一次光，这样频闪灯闪光频率与转速是同步的，依据人眼接收频闪的原理，当高亮度LED频闪光灯8的频率与转体速度始终保持一致，那么人眼通过高亮度LED频闪灯8看到的高速转体是静止的状态，这种因频闪实现的静止状态可以用眼睛以观察高速运动状态下转体有否抖动、偏移或其它缺陷产生，同时测量者可通过壳体1的显示器9可以看到转速的变化来判断高速转体的稳定性和快慢变化，显示在多少转速度相应温度是多少，输入转体直径得出线速度值和长度计算，控制单元3可控制高亮度LED频闪光灯8频闪以及将所有测量数据通过信号输出线12输出给外围设备和采集仪，控制单元3并可独立控制转体转速，温度，外接大功率频闪灯以观察大件转体所需要的大面积用人眼观察高速运转时的状态，人们可通过控制及功能按键11设置报警值，显示器9的左右两侧有LED报警灯10会闪亮提示高低限值超出报警，并可以通过信号输出线12同步将报警开关信号输出给外围控制设备，同时温湿度采集模块18外露于壳体1的前端与空气接触，测得当前测量工作环境的温度和湿度，振动噪音传感器20可检测和分析转体不同转速下不同环境下产生的振动和噪音，对转体材料和结构的分析有很重要的帮助，通过采集模块与控制单元连接，传送到显示器，其作用是同步测得环境温度与转体发热温度的对比较，有助于分析高速转体在什么环境下产生的由非接触红外传感器测得的转体温度的关系，对高速转动的相关材料研究有佐证数据，控制单元同时获得环境温度和转体温度作对比并可通过显示器分别显示出来，还可以显示温差值。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种非接触测温与转速测量一体化分析仪，包括壳体(1)和灯带电路板基座(2)，所述壳体(1)内壁的底部与灯带电路板基座(2)的底部固定连接，其特征在于：所述壳体(1)的内部分别固定连接有控制单元(3)、转速传感器(4)和红外温度传感器(5)，所述壳体(1)的内部且位于控制单元(3)和转速传感器(4)之间固定连接有激光传感器(6)，所述灯带电路板基座(2)的顶部环绕固定安装有高亮度LED频闪光灯(8)，所述壳体(1)的正面固定连接有显示器(9)，所述壳体(1)的正面且位于显示器(9)的两侧分别固定连接有LED报警灯(10)，所述壳体(1)的正面且位于显示器(9)的底部固定连接有控制及功能按键(11)，所述壳体(1)的一侧固定连接有手柄(7)，且手柄(7)远离壳体(1)的一端通过连接头连接有信号输出线(12)，所述手柄(7)远离壳体(1)的一端且位于信号输出线(12)的两侧分别固定安装有电源外接端口(22)和传感器外接端口(23)，且壳体(1)的内部分别固定连接有温湿度采集模块(18)和振动噪音传感器(20)。

2.根据权利要求1所述的一种非接触测温与转速测量一体化分析仪，其特征在于：所述高亮度LED频闪光灯(8)的数量至少为三个，且壳体(1)的背面开设有与高亮度LED频闪光灯(8)相适配的闪光孔(13)，所述闪光孔(13)的内部固定安装有LED灯反光罩(24)。

3.根据权利要求1所述的一种非接触测温与转速测量一体化分析仪，其特征在于：所述壳体(1)的顶部固定连接有与红外温度传感器(5)相适配的红外测温窗口(14)，所述壳体(1)的顶部且位于红外测温窗口(14)的两侧分别开设有与激光传感器(6)和转速传感器(4)相适配的激光窗口(15)和转速检测窗口(16)，所述壳体(1)的顶部开设有与温湿度采集模块(18)相适配的环境温湿度检测窗口(19)，且壳体(1)的顶部开设有与振动噪音传感器(20)相适配的振动检测窗口(21)。

4.根据权利要求1所述的一种非接触测温与转速测量一体化分析仪，其特征在于：所述控制单元(3)的输出端分别与激光传感器(6)、LED报警灯(10)、显示器(9)和高亮度LED频闪光灯(8)的输入端连接，且控制单元(3)的输入端与控制及功能按键(11)的输出端连接。

5.根据权利要求1所述的一种非接触测温与转速测量一体化分析仪，其特征在于：所述控制单元(3)分别与红外温度传感器(5)和转速传感器(4)实现双向连接，且转速传感器(4)与高亮度LED频闪光灯(8)实现双向连接。

6.根据权利要求1所述的一种非接触测温与转速测量一体化分析仪，其特征在于：所述红外温度传感器(5)和转速传感器(4)的输出端均与显示器(9)的输入端连接。

7.根据权利要求1所述的一种非接触测温与转速测量一体化分析仪，其特征在于：所述控制单元(3)的输入端与电源模块(17)的输出端电性连接，且电源模块(17)的输出端分别与激光传感器(6)、控制及功能按键(11)、转速传感器(4)和红外温度传感器(5)的输入端电性连接。