CN202372253U - 便携式数字振动台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种便携式数字振动台，包括振动体和控制电路，所述振动体设有用于安装待测传感器的机头，所述控制电路包括中央处理单元，中央处理单元的振动控制输出端连接D/A转换电路，D/A转换电路连接功率放大电路，功率放大电路的输出端连接所述振动体的驱动电路，中央处理单元设有传感信号输入端，传感信号输入端连接有A/D转换电路，所述A/D转换电路设有待测传感器信号连接端口，所述振动体上还固定安装有内置传感器，所述内置传感器的信号输出端连接至所述A/D转换电路。本实用新型体积小、重量轻、精度高、操作简单、携带方便，可提供稳定准确的振动源，可对振动传感器或振动测量仪器进行简单、高效的校准和灵敏度测试。

Description

便携式数字振动台

技术领域

本实用新型属于机械振动测量仪器，属于传感器校准、振动测试监测和数据采集系统校准领域，具体涉及一种便携式数字振动台。

背景技术

机械振动传感器广泛应用于电力，石化，冶金，制造，航空等几乎所有的工业部门，是生产中的关键设备，是旋转机械设备振动监测传输的主要设备，对安全生产影响很大，而且不同种类的传感器输出信号误差也不同。因此，对机械振动传感器进行输出信号校准和灵敏度测试就能够有效减少上述情况的发生，保证机器设备的准确安全高效运行。

实际应用中，由于存在许多例如磨损等无法避免的因素，传感器经常会出现各种故障，以致降低或失去其预定的功能，例如准确度降低或灵敏度下降，这极可能引发严重的事故，造成巨大的经济损失乃至人员伤亡，产生严重的社会影响。

实用新型内容

为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种简单、高效的便携式数字振动台，能够对各种类型传感器和由传感器组成的各种振动测试仪表、振动监测系统及数据采集系统通过数字振动台进行校准和灵敏度测试。

本实用新型所采用的主要的技术方案是：

一种便携式数字振动台，振动体和控制电路，所述振动体设有用于安装待测传感器的机头，所述控制电路包括中央处理单元，所述中央处理单元的振动控制输出端连接D/A转换电路，所述D/A转换电路连接功率放大电路，所述功率放大电路的输出端连接所述振动体的驱动电路，其特征在于所述中央处理单元设有传感信号输入端，所述传感信号输入端连接有A/D转换电路，所述A/D转换电路设有待测传感器信号连接端口。

所述中央处理单元可以连接有与其双向通信的通讯电路，所述通讯电路设有符合串口通信协议的通讯接口。

所述中央处理单元的控制信号输入端可以连接有按键控制电路，所述按键控制电路的控制信号输入端连接若干功能按键。

所述中央处理单元的显示信号输出端连接有数字显示电路，所述数字显示电路的信号输出端连有LCD显示屏幕。

上述任一方案中的所述振动体上还固定安装有内置传感器，所述内置传感器的信号输出端连接至所述A/D转换电路。

所述便携式数字振动台还可设有壳体，所述电源接口、LCD显示屏幕、通讯接口和功能按键均设置在所述壳体上，所述待测传感器的机头的端部自所述壳体上的机头穿设孔穿设而出。

优选地，所述预处理电路上与所述内置传感器和待测传感器的连接端还分别连接有内置传感器原始信号缓冲输出电路和待测传感器原始信号缓冲输出电路，所述内置传感器原始信号缓冲输出电路和待测传感器原始信号缓冲输出电路的信号输出端分别连接有内置传感器原始信号缓冲输出端子和待测传感器原始信号缓冲输出端子，所述内置传感器原始信号缓冲输出端子和待测传感器原始信号缓冲输出端子设置在所述壳体上。

本实用新型的有益效果：

由于设置了待测传感器输出信号的接入端口以及配套的传感信号处理电路，可以在该数字振动台上实现待测传感器灵敏度的自动测试，只要将待测传感器固定在机头上并将信号输出端接在振动台的相应信号接入端上，中央处理单元即可自动测试待测传感器的灵敏度和动态特性，无需另外配备检测设备，节省了投资。

由于设置了内置传感器，中央处理单元通过内置传感器及A/D转换电路监测振动体振动状态并与设置值进行比较控制，使振动体达到稳定的设定振动状态，从而提供稳定精确的振动源，使待测传感器的测试和校准的精度和可信度更高。

由于还设有带符合串口通信协议的通讯电路，可方便地与上位机通讯，实现实时的数据处理和参数设置。 

附图说明

图1为本实用新型的工作原理框图；

图2为本实用新型的壳体外部元件布置示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型提供了一种便携式数字振动台，能够对各种类型传感器和由传感器组成的各种振动测试仪表、振动监测系统及数据采集系统通过数字振动台进行校准和测量，可以准确测定其误差。这些信息有助于相关人员在旋转机械设备发生严重故障或酿成严重事故之前发现问题，并提前加以维护修理，从而能够有效避免重大事故的发生。所述便携式数字振动台包括被用作振动源的振动体和控制电路，所述振动体设有用于安装待测传感器的机头5，待测传感器可以通过固定支架、螺钉紧固件等固定在所述机头上，以感知所述振动体的振动。所述控制电路包括中央处理单元，所述中央处理单元相当于信号发生器，可作为励磁信号源，例如提供可变频率的交变信号，所述中央处理单元的振动控制输出端连接D/A转换电路，所述D/A转换电路连接功率放大电路，所述功率放大电路的输出端连接所述振动体的驱动电路，如驱动线圈，所述中央处理单元设有传感信号输入端，所述传感信号输入端连接有A/D转换电路，所述A/D转换电路设有待测传感器信号连接端口。

所述便携式数字振动台还设有与所述中央处理单元连接并双向通信的通讯电路，所述通讯电路设有符合串口通信协议的通讯接口6，该通讯接口优选为RS232接口。通过该接口，可以方便地实现所述便携式数字振动台与上位机进行通讯。上位机可以通过配套的上位机软件设置振动参数、显示当前振动状态等。

所述便携式数字振动台还可以设有按键控制电路，所述按键控制电路的控制信号输出端连接所述中央处理单元的控制信号输入端，所述按键控制电路的控制信号输入端连接若干功能按键2。所述的功能按键可以包括“ENTER”按键、“A/V/D”按键、“ENG/MET”按键、“LOCK”按键和“SENSOR”按键等功能按键，系统振动参数设置并不仅限于通过上位机，也可以通过所述功能按键进行参数设置和输入。

本实用新型工作时，可通过所述功能按键或上位机软件设置振动台振动幅度、频率等参数，中央处理单元进行处理后输出信号给D/A转换电路，经过功率放大电路放大输出给驱动线圈，在电磁力的作用下，振动体振动，成为待测传感器的振动源，该振动源可被视为理想的受控振动源。所述待测传感器将其感知到的振动体的振动信号送入A/D转换电路转换成中央处理单元能够识别的数字信号，供中央处理单元进行比较、运算等处理，待测传感器感知到的振动情况与受控振动源的实际振动情况（是指振动体的振动目标参量所体现出来的振动情况）之间的差异可以反映出待测传感器的误差情况，因此可实现对待测传感器的灵敏度和动态特性的测试，从而可实现对待测传感器的校准。

所述便携式数字振动台还可以设有数字显示电路，所述数字显示电路的信号输入端与所述中央处理单元的显示信号输出端连接，信号输出端连有LCD显示屏幕1。所述LCD显示屏幕配合上位机或功能按键的当前振动参数设置可以进行LOCK状态显示、AMPL状态显示、FREQ状态显示、MODE状态显示及振动类型显示。

所述便携式数字振动台所用电源优选采用内置电池供电。所述内置电池同时可为振动台和待测传感器同时供电。当然根据需要，本装置也可采用外接电源，具体是设有电源电路，所述电源电路的输出端与所述中央处理单元的电源输入端连接，所述电源电路的输入端设有外接电源的接口7。也可同时采取外接电源和内置电池组供电，以提高供电的可靠性，使用外接电源供电时，可以给振动台供电和内置电池组充电。

对于上述任一一种所述便携式数字振动台，优选地，所述振动体上还固定有内置传感器，所述内置传感器的信号输出端连接至所述A/D转换电路。所述内置传感器用于在校准测试开始前帮助所述振动体达到稳定的预设振动状态，以便保证校准的准确性。所述内置传感器将所述振动体的实时的振动信息反馈给所述中央处理单元，中央处理单元将反馈信息与最终控制目标信息进行比较，形成闭环控制，实时自动调整其输出的控制指令中所含振动参数的值，直至振动体达到预设的稳定的振动状态，至此，校准、测试可以开始。采用内置传感器有利于获得更加准确稳定的振动源，使待测传感器的测试和校准的精度和可信度更高。

所述A/D转换电路的输入端还连接有模拟信号预处理电路，用于对内置传感器和待测传感器输出的原始模拟信号进行滤波等前处理。所述预处理电路和A/D转换电路中至少设有两条信号通道，这两条信号通道分别与所述内置传感器和待测传感器相对应，用于内置传感器和待测传感器输出信号的传递和处理，这两条信号通道之间优选相互隔离，以助于避免信号之间的干扰。为了隔离效果更好，优选采用光隔离。

所述便携式数字振动台还可设有壳体（如图2所示），所述电源接口、LCD显示屏幕、通讯接口和功能按键均设置在所述壳体上，便于接线或操作。所述待测传感器的机头的端部透过所述壳体上的机头穿设孔露出在所述壳体之外，以方便待测传感器的固定，所述壳体上还设有电源开关4和调节器3。

所述预处理电路上与所述内置传感器和待测传感器的连接端分部构成内置传感器和待测传感器的输出信号接入端，其中，待测传感器的输出信号接入端的物理形式为待测传感器信号输入端子10，用于外接待测传感器，该输入端子除可接入待测传感器的输出信号外，还同时为待测传感器供电。所述内置传感器和待测传感器的输出信号接入端分别连接有内置传感器原始信号缓冲输出电路和待测传感器原始信号缓冲输出电路，所述内置传感器原始信号缓冲输出电路和待测传感器原始信号缓冲输出电路的信号输出端分别连接有内置传感器原始信号缓冲输出端子8和待测传感器原始信号缓冲输出端子9，利用其可以将相应传感器的原始未经处理的信号输出给其它监测仪器，例如，利用所述待测传感器原始信号缓冲输出电路和待测传感器原始信号缓冲输出端子，待测传感器的输出可以直接连接到其他仪器，由其他仪器实现对其的测试和校准。所述内置传感器原始信号缓冲输出端子和待测传感器原始信号缓冲输出端子设置在所述壳体上。

所述待测传感器可以为加速度输出型传感器、速度输出型传感器或位移输出型传感器，如振动加速度传感器、振动速度传感器和涡流传感器等机械振动传感器。

所述便携式数字振动台进行校准和灵敏度测试是通过所述上位机或功能按键进行工作模式切换的。下面结合附图1对本实用新型的工作过程作进一步说明：

将待测传感器通过固定支架或螺丝固定在本振动台上；如果选择利用振动台自动测试待测传感器灵敏度，则将待测传感器与所述待测传感器信号输入端子连接，并通过功能按键或者上位机软件将振动台设置为传感器灵敏度测量模式，由振动台给待测传感器供电并自动测量其灵敏度，否则将振动台设置为振动模式，振动台只提供振动源；通过功能按键或上位机软件设置振动台振动幅度、频率等参数，中央处理单元进行处理后输出信号给D/A转换电路，经过功率放大电路后驱动振动体振动，中央处理单元通过内置传感器及A/D转换电路监测振动体振动状态并与设置值进行自动或人为比较控制，最后使振动体达到稳定的设定振动状态；这时中央处理单元同时通过A/D转换电路监测待测传感器的感应振动后的输出信号，自动计算其灵敏度，通过lcd显示屏幕显示或通过通讯接口在上位机上显示待测传感器的灵敏度及动态特性曲线。

本实用新型具有体积小、重量轻、精度高、操作简单、携带方便、价格低廉等优点，为振动传感器或振动测量仪器提供了简单、高效的校准方案，既可作为实验室试验振动源，又可作为现场动态特性测试用工具。

Claims (10)

1.一种便携式数字振动台，包括振动体和控制电路，所述振动体设有用于安装待测传感器的机头，所述控制电路包括中央处理单元，所述中央处理单元的振动控制输出端连接D/A转换电路，所述D/A转换电路连接功率放大电路，所述功率放大电路的输出端连接所述振动体的驱动电路，其特征在于所述中央处理单元设有传感信号输入端，所述传感信号输入端连接有A/D转换电路，所述A/D转换电路设有待测传感器信号连接端口。

2.如权利要求1所述的便携式数字振动台，其特征在于所述中央处理单元连接有与其双向通信的通讯电路，所述通讯电路设有符合串口通信协议的通讯接口。

3.如权利要求2所述的便携式数字振动台，其特征在于所述中央处理单元的控制信号输入端连接有按键控制电路，所述按键控制电路的控制信号输入端连接若干功能按键。

4.如权利要求3所述的便携式数字振动台，其特征在于所述中央处理单元的显示信号输出端连接有数字显示电路，所述数字显示电路的信号输出端连有LCD显示屏幕。

5.如权利要求4所述的便携式数字振动台，其特征在于所述中央处理单元的电源输入端连接有电源电路，所述电源电路的输入端设有电源接口。

6.如权利要求1-5中任一权利要求所述的便携式数字振动台，其特征在于所述振动体上还固定安装有内置传感器，所述内置传感器的信号输出端连接至所述A/D转换电路。

7.如权利要求6所述的便携式数字振动台，其特征在于所述A/D转换电路的输入端还连接有预处理电路，所述预处理电路和A/D转换电路中至少设有两条信号通道，这两条信号通道分别与所述内置传感器和待测传感器相对应，且两条信号通道之间相互隔离。

8.如权利要求7所述的便携式数字振动台，其特征在于还设有壳体，所述电源接口、LCD显示屏幕、通讯接口和功能按键均设置在所述壳体上，所述待测传感器的机头的端部自所述壳体上的机头穿设孔穿设而出。

9.如权利要求8所述的便携式数字振动台，其特征在于所述预处理电路上与所述内置传感器和待测传感器的连接端还分别连接有内置传感器原始信号缓冲输出电路和待测传感器原始信号缓冲输出电路，所述内置传感器原始信号缓冲输出电路和待测传感器原始信号缓冲输出电路的信号输出端分别连接有内置传感器原始信号缓冲输出端子和待测传感器原始信号缓冲输出端子，所述内置传感器原始信号缓冲输出端子和待测传感器原始信号缓冲输出端子设置在所述壳体上。

10.如权利要求9所述的便携式数字振动台，其特征在于所述待测传感器为加速度输出型传感器、速度输出型传感器或位移输出型传感器。

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