CN114061735A - 激光测振探头及巡检装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光测振探头及巡检装置，激光测振探头包括：壳体和激光测振仪，其中，所述壳体包括容置腔、与所述容置腔连通的第一开口以及设置于所述壳体外壁的连接部；所述激光测振仪设置于所述容置腔中，所述激光测振仪的激光发射端位于所述容置腔靠近所述第一开口的一侧。

Description

激光测振探头及巡检装置

技术领域

本申请属于激光测振领域，具体设计一种激光测振探头激光测振探头及巡检装置。

背景技术

电厂生产现场中，许多设备，例如泵、电机等在运行过程中会产生振动，振动可能会引起事故的发生。

相关技术中对于振动的监视，需要人工携带测振仪就地测量，耗时、耗力，且效率低下。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种激光测振探头激光测振探头及巡检装置，能够相关测振技术耗时、耗力，且效率低下的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种激光测振探头，包括壳体和激光测振仪，其中，所述壳体包括容置腔、与所述容置腔连通的第一开口以及设置于所述壳体外壁的连接部；所述激光测振仪设置于所述容置腔中，所述激光测振仪的激光发射端位于所述容置腔靠近所述开口的一侧。

第二方面，本申请实施例提供了一种巡检装置，包括第一方面所述的激光测振探头。

本申请实施例提供的激光测振探头，包括壳体和激光测振仪，其中，所述壳体包括容置腔、与所述容置腔连通的第一开口、以及设置于所述壳体外壁的连接部；所述激光测振仪设置于所述容置腔中，所述激光测振仪的激光发射端位于所述容置腔靠近所述开口的一侧，通过连接部可以将激光测振探头与巡检装置连接，例如可以与巡检机器人连接，巡检机器人在巡检电厂的过程中，可以通过激光测振仪获取设备的振动状态，并对获取到的振动信号进行处理，从而实现对设备的振动的监视，以解决相关测振技术耗时、耗力，且效率低下的问题。

附图说明

图1是本申请实施例提供的激光测振探头的一种结构示意图；

图2是本申请实施例提供的激光测振仪的激光测振光路图；

图3是本申请实施例提供的控制器的一种结构示意图；

图4是本申请实施例提供的控制器的另一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的激光测振探头及巡检装置进行详细地说明。

图1是本申请实施例提供的激光测振探头的一种结构示意图，如图1所示，所公开的得激光测振探头包括壳体100和激光测振仪200。

其中，壳体100是激光测振探头的各个零件的安装基础，同时为这些零部件提供防护。壳体100包括容置腔110、与容置腔110连通的第一开口以及设置于壳体100外壁的连接部120，激光测振仪200设置于容置腔110中，激光测振仪200的激光发射端位于容置腔110靠近第一开口的一侧。

具体的，通过连接部120可以将激光测振探头与巡检装置连接，巡检装置在对车间进行巡检的过程中，可以通过激光发射端发射氦氖激光束至被测设备上，被测物体反射信号至激光测振仪200，然后激光测振仪200对反射的信号加以处理，得到被测设备的振动信息，从而实现对设备振动的监视。

在本申请实施例中，连接部120可以为箱体法兰，通过箱体法兰可以连接激光测振探头至巡检装置。

本申请激光测振探头采用紧凑光学系统设计，光学头体积十分小巧，非常适用于空间受限的测量。激光测振探头通过连接部120与巡检装置连接，采用非接触式测量的方法，目标测量距离在0.2m～10m之间，设备抗干扰性强，具有极高的分辨率和极大的动态测量范围，设备安装简单快捷，可实时获取生产现场设备振动数据，并与报警设定值进行对比，及时发现设备振动异常信息，避免设备故障扩大化，耗时短，效率高，保障了生产设备安全稳定运行。

具体的，本申请实施例提供的激光测振仪200的激光测振光路图如图2所示。如图2所示，该激光测振仪光路包括激光发射器210、第一半透半反镜401、第二半透半反镜402、待测设备403、半波片404、全反射镜405、第三半透半反镜406和传感器221。第一半透半反镜401将激光分成两束，其中一束作为参考光，另一束作为测量光。然测量光经过半波片404进行频偏，经过频偏的测量光经过第二半透半反镜402照射到待测设备403上，由于设备的振动，反射回来的光产生一个多普勒频移，经第二半透半反镜402反射后再照射到第三半透半反镜406。参考光经全反射镜405反射后照射到第三半透半反镜406。测量光与参考光干涉会得到一个Asin(wt+Φ)的光强变化曲线，该变化曲线即为被测信号，被测信号经传感器221传输至控制器220中，经过一系列的处理，最终得到待测设备403的实际振动信息。

进一步的，如图1所示，本申请激光测振探头还包括拾音器300，拾音器300设置于容置腔110中，拾音器300的探测端位于容置腔110靠近第一开口的一侧。拾音器300可以采集设备的运行声音，判断设备运行状态，进一步实现对设备的测振，使得测得设备的振动信息更为准确。

在一种实现方式中，壳体100还可以包括第一盖板130，第一盖板130与壳体100相连，且覆盖第一开口，第一盖板130上开设有第一开孔131和第二开孔132，第一开孔131的位置与激光测振仪200的激光发射器的位置相匹配，激光测振仪200发射激光束可以从第一开孔131穿过，第二开孔132的位置与拾音器300的探测端的位置相匹配，拾音器300的探测端可以通过第二开孔132采集设备声音。

进一步的，第一开孔131可以安装有透镜，透镜用于挡光和避尘，以进一步提高测振准确度。

在一种实现方式中，壳体100还可以包括第二开口和第二盖板140，第二盖板140与壳体100相连，且覆盖第二开口。设置第二开口和第二盖板140可以方便在容置腔110安装各零部件。

需要说明的是，本申请对第一盖板130和第二盖板140与壳体100的连接方式不做具体的限定。

进一步的，激光测振仪200包括激光发射器210和控制器220，如图3所示，控制器220包括传感器221、高频信号调节模块222、解调模块223、滤波模块224和数据分析处理模块225，传感器221与高频信号调节模块222连接，高频信号调节模块222与解调模块223连接，解调模块223与滤波模块224连接，滤波模块224与数据分析处理模块225连接。

本申请采用的激光测振仪的结构是基于模块化构成的，控制器220的设计使其可以配备不同应用场景优化的不同信号处理模块。具体的，来自传感器221的高频多普勒信号，即被测设备的测量信号最初进入高频信号调节模块222，测量信号在高频信号调节模块222得到最佳调节，并提供给解调模块223，这里。解调模块223对测量信号进行解码分析，恢复出被测设备振动时的速度信息和位移信息，之后经滤波器对噪声进行滤除，以得到准确的被测设备振动时的速度信息和位移信息。速度信息和位移信息再传输至数据分析处理模块225，数据分析处理模块225对速度信息和位移信息进行分析及处理后即可得到被测设备的振动状况。

进一步的，如图4所示，解调模块223包括速度解调模块2231和位移解调模块2232，滤波模块224包括模拟滤波器2241和数字滤波器2242，其中，速度解调模块2231分别与模拟滤波器2241和数字滤波器2242连接，模拟滤波器2241、数字滤波器2242和位移解调模块2232分别与数据分析处理模块225连接。

可选的，速度解调模块2231可以包括模拟速度解码器和数字速度解码器，当速度解调模块2231为模拟速度解码器时，模拟速度解码器接收来自高频信号调节模块222调节后的测量信号，模拟速度解码器对测量信号进行解码，输出模拟信号，之后可以经过模拟滤波器2241对模拟信号中的噪声进行滤除，最终得到被测设备振动时的速度信号至数据分析处理模块225中。

当速度解调模块2231为数字速度解码器时，数字速度解码器接收来自高频信号调节模块222调节后的测量信号，数字速度解码器对测量信号进行解码，输出数字信号，之后可以经过数字滤波器2242对模拟信号中的噪声进行滤除，最终得到被测设备振动时的速度信号至数据分析处理模块225中。

位移解调模块2232可以包括条纹计数器和位移解码器，通过条纹计数器和位移解码器可以测量出被测设备振动时的位移信息，经过数据分析处理模块225对位移信息分析处理后，即可得出被测设备的振动状况。位移解调模块2232还可以通过信号传输总线与数字滤波器2242连接，位移解调模块2232输出的数字位移信号可以经信号传输总线传输至数字滤波器2242，再经数字滤波器2242传输至数据分析处理模块225。通过速度解调模块2231和位移解调模块2232相结合的方式，可以对不同应用场景的被测信号进行解码，以实现更方便、更精准测量被测设备的振动状况。

在一种实现方式中，如图4所示，解调模块223还可以包括辅助位移解调模块2233，辅助位移解调模块2233一端与速度解调模块2231连接，另一端与数据分析处理模块225连接。具体的，辅助位移解调模块2233通过对速度解调模块2231输出的模拟信号进行积分得到位移模拟信号，精度高且延迟小。

在一种实现方式中，如图4所示，控制器220还可以包括S/P-DIF接线口，速度解调模块2231和位移解调模块2232分别通过信号传输总线与S/P-DIF接口连接，S/P-DIF接线口226与数据分析处理模块225连接。具体的，速度解调模块2231输出的数字速度信号和位移解调模块2232输出的数字位移信号可以经信号传输总线传输至与S/P-DIF接口，再经S/P-DIF接口传输至数据分析处理模块225。S/P-DIF接口是一种数字音频输出接口，通过S/P-DIF接口传输数字信号可以很好的降噪，提高信噪比，实现精准测量设备的振动信号。

本申请还提供了一种巡检装置，包括如图1所示的激光测振探头。在具体应用中，巡检装置可以为巡检机器人，激光测振探头可以通过壳体100外壁设置的连接部120连接到巡检机器人上，巡检机器人在车间进行巡检，通过激光测振探头对设备进行振动检测，在设备出现振动异常时，巡检机器人可以发出警报声，以提示工作人员设备振动异常。

可选的，巡检机器人可以包括无线传输模块，通过无线传输模块可以发出警报信息至终端设备，终端设备在接收到警报信息后，可以及时发现设备异常并进行处理，极大的减轻了巡检人员的工作负荷，提高了巡检质量。

需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限，按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种激光测振探头，其特征在于，包括：壳体(100)和激光测振仪(200)，其中，

所述壳体(100)包括容置腔(110)、与所述容置腔(110)连通的第一开口以及设置于所述壳体(100)外壁的连接部(120)；

所述激光测振仪(200)设置于所述容置腔(110)中，所述激光测振仪(200)的激光发射端位于所述容置腔(110)靠近所述第一开口的一侧。

2.根据权利要求1所述的激光测振探头，其特征在于，还包括：拾音器(300)，所述拾音器(300)设置于所述容置腔(110)中，所述拾音器(300)的探测端位于所述容置腔(110)靠近所述第一开口的一侧。

3.根据权利要求2所述的激光测振探头，其特征在于，所述壳体(100)还包括第一盖板(130)，所述第一盖板(130)与所述壳体(100)相连，且覆盖所述第一开口，所述第一盖板(130)上开设有第一开孔(131)和第二开孔(132)，所述第一开孔(131)的位置与所述激光测振仪(200)的激光发射器的位置相匹配，所述第二开孔(132)的位置与所述拾音器(300)的探测端的位置相匹配。

4.根据权利要求3所述的激光测振探头，其特征在于，所述第一开孔(131)安装有透镜。

5.根据权利要求1所述的激光测振探头，其特征在于，所述壳体(100)还包括第二开口和第二盖板(140)，所述第二盖板(140)与所述壳体(100)相连，且覆盖所述第二开口。

6.根据权利要求1所述的激光测振探头，其特征在于，所述激光测振仪(200)包括激光发射器(210)和控制器(220)，所述控制器(220)包括传感器(221)、高频信号调节模块(222)、解调模块(223)、滤波模块(224)和数据分析处理模块(225)，所述传感器(221)与所述高频信号调节模块(222)连接，所述高频信号调节模块(222)与所述解调模块(223)连接，所述解调模块(223)与所述滤波模块(224)连接，所述滤波模块(224)与所述数据分析处理模块(225)连接。

7.根据权利要求6所述的激光测振探头，其特征在于，所述解调模块(223)包括速度解调模块(2231)和位移解调模块(2232)，所述滤波模块(224)包括模拟滤波器(2241)和数字滤波器(2242)，其中，所述速度解调模块(2231)分别与所述模拟滤波器(2241)和所述数字滤波器(2242)连接，所述模拟滤波器(2241)、所述数字滤波器(2242)和所述位移解调模块(2232)分别与所述数据分析处理模块(225)连接。

8.根据权利要求7所述的激光测振探头，其特征在于，所述解调模块(223)还包括辅助位移解调模块(2233)，所述辅助位移解调模块(2233)一端与所述速度解调模块(2231)连接，另一端与所述数据分析处理模块(225)连接。

9.根据权利要求7所述的激光测振探头，其特征在于，所述控制器(220)还包括S/P-DIF接线口(226)，所述速度解调模块(2231)和所述位移解调模块(2232)分别通过信号传输总线与所述S/P-DIF接口连接，所述S/P-DIF接线口(226)与数据分析处理模块(225)连接。

10.一种巡检装置，其特征在于，包括：如权利1至9任一项所述的激光测振探头。

Images