CN111220677A - 一种金属表面损伤监测传感器、监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种金属表面损伤监测传感器，包括壳体、静电感应探头、屏蔽罩和电路板，其中，静电感应探头设置在壳体的端部，静电感应探头的表面设置为导电金属，静电感应探头的背面设置有金属杆，屏蔽罩设置在静电感应探头的上方，屏蔽罩设置有孔，金属杆通过孔连接电路板，电路板设置在屏蔽罩的上方，电路板的底部设置有绝缘层，电路板上设置有电荷放大电路和控制器，电荷放大电路的输入端连接静电感应探头，电荷放大电路的输出端连接控制器。本发明通过显示屏直接显示损伤等级，无需连接PC机判断损伤等级，本发明简化了设备，提高了设备的便携性。
Description
技术领域
本发明涉及传感器测量领域，具体涉及一种金属表面损伤监测传感器、监测方法及系统。
背景技术
目前对车辆传动系统的测量主要采用振动监测技术、油液分析技术、噪声监测技术、红外测温技术，这些技术虽然可以对传动系统进行摩擦磨损的在线监测，但是这些测量技术是对被测物体发生故障后产生的二次效应的测量，从而灵敏度较低且误差较大，同时，现有测量技术需要将PC机一直与探测头进行连接，才能进行实时测量，导致整体测量设备比较庞大。
发明内容
本发明为解决现有车辆传动系统测量技术灵敏度低且误差大的问题，提供一种金属表面损伤监测传感器对被测物体摩擦磨损时产生的电荷水平进行直接测量，可实时反应被测物体产生的电荷水平，从而本发明的灵敏度更高且误差较小。
一种金属表面损伤监测传感器，包括壳体，还包括：
静电感应探头，所述静电感应探头设置在所述壳体的端部，所述静电感应探头的表面设置为导电金属，所述静电感应探头的背面设置有金属杆；
屏蔽罩，所述屏蔽罩设置在所述静电感应探头的上方，所述屏蔽罩设置有孔，所述金属杆通过所述孔连接电路板；
电路板，所述电路板设置在所述屏蔽罩的上方，所述电路板的底部设置有绝缘层，所述电路板上设置有电荷放大电路和控制器，所述电荷放大电路的输入端连接所述静电感应探头，所述电荷放大电路的输出端连接所述控制器；
显示屏，所述显示屏设置在所述壳体上，用于显示损伤等级。
进一步地，所述电路板上还设置有电容补偿电路，所述电容补偿电路连接所述电荷放大电路的输入端，所述电容补偿电路包括电容C1和电容C2，所述C1和所述电容C2并联。
进一步地，一种金属表面损伤监测传感器还包括电池，所述电池设置在所述壳体内且在所述电路板的上方。
进一步地，一种金属表面损伤监测传感器还包括数据采集卡，所述数据采集卡设置在所述壳体的外部，所述数据采集卡的输入端连接所述控制器，所述数据采集卡的输出端连接PC机。
本发明为解决现有车辆传动系统测量技术灵敏度低且误差大的问题，提供一种金属表面损伤监测方法对被测物体摩擦磨损时产生的电荷水平进行直接测量，可实时反应被测物体产生的电荷水平，从而本发明的灵敏度更高且误差较小。
一种金属表面损伤监测方法，包括：
获取静电信号；
对所述静电信号进行AD转换；
将AD转换后的信号幅值与阈值比较，判断损伤等级并进行显示。
进一步地，所述损伤等级共分成三个等级，分别为第一损伤等级、第二损伤等级和第三损伤等级，当所述损伤等级为第三损伤等级时，将所述静电信号输出至PC机，然后分析所述静电信号。
本发明为解决现有车辆传动系统测量技术灵敏度低且误差大的问题，提供一种金属表面损伤监测方法对被测物体摩擦磨损时产生的电荷水平进行直接测量，可实时反应被测物体产生的电荷水平，从而本发明的灵敏度更高且误差较小。
本发明为解决现有车辆传动系统测量技术灵敏度低且误差大的问题，提供一种金属表面损伤监测系统对被测物体摩擦磨损时产生的电荷水平进行直接测量，可实时反应被测物体产生的电荷水平，从而本发明的灵敏度更高且误差较小。
一种金属表面损伤监测系统，包括：
信号获取模块，所述信号获取模块用于获取所述静电信号；
信号转换模块，所述转换模块用于对所述静电信号进行AD转换；
比较模块，所述比较模块用于将AD转换后的信号幅值与阈值比较；
显示模块，若所述信号幅值大于所述阈值，所示显示模块对损伤等级进行显示。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明通过静电感应探头检测被测物体的静电信号，将静电信号传输至电路板，然后通过显示屏显示损伤等级，本发明通过静电感应探头直接测量被测对象的电荷水平，解决了现有技术对被测物体发生故障后产生的二次效应的测量，存在灵敏度低和误差大的问题，本发明可以提高测量的灵敏度且降低测量误差；
2、本发明通过在传感器的壳体上设置显示屏，通过显示屏实时显示金属表面的损伤等级，无需将传感器一直与PC机进行连接，解决了现有技术一直与PC机连接，导致整体的测量设备较为庞大的问题，本发明简化了测量设备；
3、本发明通过在静电感应探头和电路板之间设置屏蔽罩，通过屏蔽罩防止外界电磁干扰，提高本发明的稳定性。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种金属表面损伤监测传感器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种金属表面损伤监测传感器的测试示意图；
图3为本发明实施例提供的电荷放大电路的电路图；
图4为本发明实施例提供的电源电路的电路图；
图5为本发明实施例提供的一种金属表面损伤监测方法的流程图。
图中，1为手持杆，2为传感器，21为壳体，22为静电感应探头，23为屏蔽罩，24为金属杆，25为显示屏，26为绝缘层，27为电路板，28为电池，29为数据采集卡，2a充电口。
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。
图1示出了本发明实施例提供的一种金属表面损伤监测传感器2，包括壳体21，该壳体21内自下而上依次设置有静电感应探头22、屏蔽罩23、电路板27和显示屏25，其中，静电感应探头22设置在壳体21的端部，静电感应探头22的表面设置为导电金属，静电感应探头22的背面设置有金属杆24，屏蔽罩23设置在静电感应探头22的上方，屏蔽罩23设置有孔，金属杆24通过孔连接电路板27，电路板27设置在屏蔽罩23的上方，电路板27的底部设置有绝缘层26，电路板27上设置有电荷放大电路和控制器，电荷放大电路的输入端连接静电感应探头22，电荷放大电路的输出端连接控制器，显示屏25设置在壳体21上，用于显示损伤等级，本实施例通过显示屏25显示金属表面的损伤等级，无需将传感器2连接PC端也可以对金属表面损伤等级进行显示。
进一步地，如图2所示，本实施例提供的传感器2安装在手持杆1上，且该金属表面损伤监测传感器2安装在靠近传动零件1～2mm处，当金属零件处于传动过程中，本实施例提供的传感器2对金属接触面进行损伤在线监测。
进一步地，如图3所示，本实施例提供的电荷放大电路包括第一集成芯片U1和第二集成芯片U2，该第一集成芯片U1和第二集成芯片U2采用的型号为AD8606，该第一集成芯片U1的同相输入端连接本实施例提供的传感器2的正极输出端，该第一集成芯片U1的反相输入端连接本实施例提供的传感器2的负极输出端，第一集成芯片U1的输出端经电阻R2连接其反相输入端，同时，电阻R2的两端并列电容C4，通过电容消除电荷放大电路的自激振荡，第一集成芯片U1的输出端经电容滤波后输入至第二集成芯片的同相输入端，第二集成芯片U2的反相输入端连接第二集成芯片U2的输出端，同时，第二集成芯片U2的输出端经电阻R5连接其同相输入端，本实施例通过两级放大电路对本实施例提供的传感器2输出信号进行放大，然后输出至控制器进行处理。
进一步地，如图3所示，因为在不同信号强度下，电荷放大电路的延时不定，因此在电荷放大电路之中增加了电容补偿电路，具体地，该电容补偿电路包括电容C1和与电容C1并联的电容C2，电容C1和电容C2并联后一端连接集成芯片U1的同相输入端，电容C1和电容C2并联后另一端连接集成芯片U1的反相输入端，保证每次的测量时间能够大致相同。
进一步地，本实施例提供的控制器采用单片机，本实施例采用的单片机型号为MC9S12G48，此芯片为汽车级芯片，安全性与抗干扰性很高，此单片机还具有AD转换功能，可以将电荷放大电路输出的信号直接与单片机相连接。
进一步地，本实施例提供的传感器2还包括电池28，电池28设置在壳体21内且在电路板27的上方，电池28相对壳体21的上方设置有充电口2a，通过充电口2a对电池28充电。
具体地，本实施例采用的电池28为锂电池28。
进一步地，本实施例提供的传感器2还包括数据采集卡29，数据采集卡29设置在壳体21的外部，数据采集卡29的输入端连接控制器，数据采集卡29的输出端连接PC机，当金属表面的损伤等级超过安全等级时，将本实施例提供的传感器2通过数据采集卡29连接PC机，方便检测人员对金属表面损伤做进一步的分析。
具体地，本实施例提供的数据采集卡29采用的型号为WLS9234。
如图5所示，本实施例还提供了一种金属表面损伤监测方法，包括：
获取静电信号；
对静电信号进行AD转换；
将AD转换后的信号幅值与阈值比较，判断损伤等级并进行显示。
进一步地，损伤等级共分成三个等级，分别为第一损伤等级、第二损伤等级和第三损伤等级，当损伤等级为第三损伤等级时，将静电信号输出至PC机，然后分析静电信号，当然，根据时间检测情况可以对损伤程度进行多种划分，对此不做过多限制。
本实施例还提供了一种金属表面损伤监测系统，包括：
信号获取模块，信号获取模块用于获取静电信号；
信号转换模块，转换模块用于对静电信号进行AD转换；
比较模块，比较模块用于将AD转换后的信号幅值与阈值比较；
显示模块，若信号幅值大于阈值，所示显示模块对损伤等级进行显示。
综上，本实施例提供的一种金属表面损伤监测传感器、方法及系统能够通过传感器2上的显示屏25直接显示损伤等级，无需连接PC机判断损伤等级，当损伤等级超出安全等级时将传感器2通过数据采集卡29与PC机相连，方便检修人员对损伤情况进行分析，本实施例简化了设备，提供了设备的便携性。
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)
1.一种金属表面损伤监测传感器，包括壳体(21)，其特征在于，还包括：
静电感应探头(22)，所述静电感应探头(22)设置在所述壳体(21)的端部，所述静电感应探头(22)的表面设置为导电金属，所述静电感应探头(22)的背面设置有金属杆(24)；
屏蔽罩(23)，所述屏蔽罩(23)设置在所述静电感应探头(22)的上方，所述屏蔽罩(23)设置有孔，所述金属杆(24)通过所述孔连接电路板(27)；
电路板(27)，所述电路板(27)设置在所述屏蔽罩(23)的上方，所述电路板(27)的底部设置有绝缘层(26)，所述电路板(27)上设置有电荷放大电路和控制器，所述电荷放大电路的输入端连接所述静电感应探头(22)，所述电荷放大电路的输出端连接所述控制器；
显示屏(25)，所述显示屏(25)设置在所述壳体(21)上，用于显示损伤等级。
2.根据权利要求1所述的金属表面损伤监测传感器，其特征在于，所述电路板上还设置有电容补偿电路，所述电容补偿电路连接所述电荷放大电路的输入端，所述电容补偿电路包括电容C1和电容C2，所述C1和所述电容C2并联。
3.根据权利要求1所述的金属表面损伤监测传感器，其特征在于，还包括电池(28)，所述电池(28)设置在所述壳体(21)内且在所述电路板(27)的上方。
4.根据权利要求1所述的金属表面损伤监测传感器，其特征在于，还包括数据采集卡(29)，所述数据采集卡(29)设置在所述壳体(21)的外部，所述数据采集卡(29)的输入端连接所述控制器，所述数据采集卡(29)的输出端连接PC机。
5.一种金属表面损伤监测方法，其特征在于，包括：
获取静电信号；
对所述静电信号进行AD转换；
将AD转换后的信号幅值与阈值比较，判断损伤等级并进行显示。
6.根据权利要求5所述的金属表面损伤监测方法，其特征在于，所述损伤等级共分成三个等级，分别为第一损伤等级、第二损伤等级和第三损伤等级，当所述损伤等级为第三损伤等级时，将所述静电信号输出至PC机，然后分析所述静电信号。
7.一种金属表面损伤监测系统，其特征在于，包括：
信号获取模块，所述信号获取模块用于获取所述静电信号；
信号转换模块，所述转换模块用于对所述静电信号进行AD转换；
比较模块，所述比较模块用于将AD转换后的信号幅值与阈值比较；
显示模块，若所述信号幅值大于所述阈值，所示显示模块对损伤等级进行显示。
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