CN203083698U - 一种矿用便携式振动信号采集记录系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种能够应用于煤矿设备的便携式振动信号采集记录系统。由振动传感器、主机顺序串接组成，其中所述的主机包括主板、数据采集卡、存储器、信号调理板、键盘、显示屏、电池组和绝缘外壳。振动传感器通过信号采集接口与主机连接。振动传感器通过强磁吸座与待测设备接触，传感器将测得的振动信号通过矿用信号电缆传递给信号调理板，信号调理板将传来的振动信号转换成振动加速度、速度、位移三种信号，数据采集卡对三种信号进行采集，再通过主板控制，将采集卡采集的二进制数据存储到CF存储卡上，在显示屏上显示采集到的数据波形。本实用新型内部电路设计符合煤矿安全生产技术规范和要求，数据采样精度高，具有防爆、防尘、防水功能。

Description

一种矿用便携式振动信号采集记录系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于采集和记录煤矿设备工作状态下的振动信号的仪器，特别是涉及一种能用于煤矿的便携式振动信号采集记录系统。

背景技术

煤矿包括六大系统：采煤系统、掘进系统、机电系统、运输系统、通风系统、排水系统。近几年煤矿生产设备的自动化和智能化程度越来越高，各个系统在煤炭生产过程中相互配合程度也越来越高，因此任何系统的任何设备出现故障都会严重影响煤矿煤炭生产，因此，加强对六大系统状态数据的检验，对煤矿实现高产高效、高可靠性生产起着至关重要的作用。

对于煤矿而言，如何掌握使用生产设备，如何掌握运用先进的设备维修技术，如何有效利用状态参数进行状态监控，减少由于生产运输设备故障导致的停工停产而造成的损失，提高设备的开机率，掌握设备的寿命情况，发挥其最大的潜能，是当前煤矿煤炭安全生产中急需解决的重要问题，而解决此问题的先决条件是如何掌握设备的运行状态，即如何获取设备的状态参数。

煤矿的实际工作环境恶劣，潮湿、多粉尘，甚至是高瓦斯的环境，同时煤矿井下工作空间有限，工作时的机械振动大、噪声高、光照低等。因此煤矿对于电子仪器的要求比较高。

目前，公知的振动信号采集记录系统广泛的应用于机械行业。一般的振动信号采集记录仪器的构造是由传感器和主机两部分组成。将振动传感器固定在被测设备上，然后通过信号传输线将传感器与主机连接，当被测设备运行时，振动传感器将被测设备的振动信号进行拾取并传输到主机上，由主机将信号记录到存储器上，同时主机屏幕上显示数据。但是由于煤矿生产环境恶劣，其对于电子设备的电压和电流等有着严格的要求，而且当前很多便携式振动信号采集记录仪器无法达到防尘、防潮、防爆的要求，导致很多便携式振动信号采集记录设备无法应用于煤矿生产过程。现有的一些矿用简易振动信号的采集记录系统功能单一，无法满足振动分析技术的要求，限制了振动技术在煤矿上的应用，因此振动信号的采集记录系统及其在煤矿中的应用案例鲜有报道。

有鉴于煤矿生产环境的特殊性，本设计人基于丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极从实践出发，设计了一种基于煤矿使用的便携式振动信号采集记录系统，实现对煤矿设备振动加速度、速度、位移信号的采集和记录功能。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供一种能用于煤矿的便携式振动信号采集记录系统，解决上述难题，以达到对煤矿设备工作状态下的振动加速度、速度、位移信号进行采集的目的。

本实用新型是这样实现的：一种矿用便携式振动信号采集记录系统，由振动传感器和主机组成，振动传感器通过矿用信号电缆与主机连接，主机包括嵌入式主板、数据采集卡、存储器、信号调理板、键盘、显示屏、电池组、绝缘外壳和仪器开关。

振动传感器对被测设备的振动加速度信号进行拾取之后，将信号通过矿用信号电缆传入主机，主机的信号调理板对传入的振动加速度信号进行去耦、滤波、和信号转换的处理后，振动加速度信号转换成振动加速度、速度、位移三种信号，然后数据采集卡对三种振动信号进行数据采集，嵌入式主板将采集到的数据记录到存储器中，从而实现对振动加速度、速度、位移信号的采集和记录，并将采集到的数据在主机上实时显示。

主机上设置有通信接口和信号采集接口，主机可以通过通信接口与计算机进行交互，用于实现记录的振动数据的导出和主机与计算机的通信，主机通过信号采集接口与振动传感器连接。

本实用新型的为了适应煤矿的工作环境对系统设备做了如下的技术措施:

1、主机的电池组采用可充电的镍氢电池，可以通过主机上的充电接口对电池组进行充电，电池组内部封装有防止发生电路短路的保护电路；

2、主机外壳做了防水、防尘、防静电的处理，并采用密封垫圈对接口进行了密封处理；

3、采用小电流、低电压的低功耗的数据采集卡和主板；

4、根据煤安认证标准对信号调理板进行设计，设计过程中选用小电阻、低电容的电器元件；

5、主机的充电接口、通信接口、数据采集接口均采用防水、防静电的接插件，并用热熔胶和/或环氧树脂进行了密封处理；

6、采用喷涂三防漆的方式对所有电路板进行了防尘、防水和防静电的三防处理；

7、采用固定在主机外壳上的有一定厚度的有机玻璃罩对主机显示屏进行防护。

本实用新型从解决煤矿振动信号采集问题出发，研制了一种矿用便携式振动信号采集记录系统，解决了信号采集记录设备的很多不足之后，使得其能够在煤矿上安全使用，同时能够对煤矿设备振动信号进行实时采集和记录，为煤矿设备状态监测与检验和故障诊断系统的建立提供基础数据，为提高前述煤矿六大系统的自动化和智能化提供重要的数据支持，为煤矿井下机械设备的设计与优化提供原始的翔实现场数据和试验记录。

本实用新型解决煤矿设备的振动参数的获取分析问题，并能达到的数据采集过程中的实时显示，为今后井下设备振动信号的分析提供了先决条件。本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型的具有良好的信号调理功能，能够实现对振动加速度、速度、位移信号的采集和记录工作；

2、本实用新型采用既防高温又防高湿的低功耗的主板和信号采集卡，在信号调理板电路设计过程中采用低功耗的电器元件，电池组内采用保护电路，同时对主机外壳做了防静电处理，因此仪器能够实现防尘、防水、防静电的功能，达到了国家煤矿用电器的有关安全标准；

3、本实用新型采用了8G容量的CF存储卡，使存储能力得到了很大的提高；

4、本实用新型采用的嵌入式主板作为主板，同时采用采集通道多、采样频率高的数据采集卡，使得本实用新型的MCU的功能更强大；

5、本实用新型的设计体积小、质量轻便于携带，同时具有可操作性强、存储容量大的特点。

附图说明

图1是本实用新型的外观示意图。

图2是本实用新型的横剖面构造示意图。

图3是本实用新型的整体结构示意图。 

1：振动传感器                     2：主机

3：矿用信号电缆                          4：显示屏

5：信号采集接口                          6：键盘 

7：主机外壳                               8： 充电接口

9：开关                                    10：通信接口

11：信号调理电路板                      12：电池组

13： 数据采集卡                          14：嵌入式主板

15： 存储器                              16：总线

17：保护电路                             18：镍氢电池。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段和功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种矿用便携式振动信号采集记录系统的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。

如图1所示的本实用新型一种矿用便携式振动信号采集记录系统的外观示意图，系统包括振动传感器1和主机2两部分组成，传感器1和主机2通过矿用信号电缆3进行信号传输。从主机外观来看，主机主要由显示屏4、数据输入接口5、键盘6、主机外壳7、充电接口8、主机开关9和通信接口10组成。其中显示屏4采用6.5寸LCD显示屏，主机外壳选用7具有防水、防尘、防静电的材料，数据输入接口5与矿用信号电缆3连接用来传输加速度信号，通信接口10与计算机连接，用于实现记录的振动数据的导出和主机2与计算机的通信，充电接口8用于对主机2的电池组12进行充电。

如图2所示的本实用新型一种矿用便携式振动信号采集记录系统主机的横剖面结构示意图，主机的绝缘外壳内封装有信号调理板11、电池组12、数据采集卡13、嵌入式主板14、存储器15以及键盘6和显示屏4。其中数据采集卡13和14选用能够防高温、防高湿的低功耗电路，信号调理板11的设计过程中也选用低功耗设计，为了使主机的携带方便电池组12选用内置形式，将电池组12固定在信号调理板11上，显示屏4选用6.4寸LCD显示屏并通过主机外壳上的有机玻璃罩进行保护，主机内封装的所有电路板都喷涂三防漆进行防尘、防水和防静电的三防处理。

如图3所示的本实用新型一种矿用便携式振动信号采集记录系统的整体结构示意图，振动传感器1对被测设备的振动加速度信号进行拾取之后，将信号通过煤矿用信号电缆传入主机，主机的信号调理板11对传入的振动加速度信号进行去耦、滤波、和信号转换的处理后，振动加速度信号转换成振动加速度、速度、位移三种信号，然后数据采集卡13对三种振动信号进行数据采集，嵌入式主板14通过总线16控制数据采集卡13，将采集到的数据记录到存储器15中，从而实现对振动加速度、速度、位移信号的采集和记录，并将采集到的数据在显示屏上实时显示，可以通过键盘6对信号采样频率、通道、存储文件名等参数进行设置。

本实用新型一种矿用便携式振动信号采集记录系统，选用Windows CE操作系统，此系统是当前比较成熟的嵌入式系统，此系统操作界面友好，具有良好的可操作性。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种矿用便携式振动信号采集记录系统，其特点在于：由振动传感器（1）和主机（2）组成，所述的振动传感器（1）通过矿用信号电缆（3）与主机（2）连接，所述的主机（2）包括嵌入式主板（14）、数据采集卡（13）、存储器（15）、信号调理板（11）、键盘（6）、显示屏（4）、电池组（12）、绝缘外壳（7）和开关（9）；

所述的主机（2）采用Windows CE操作系统并具有多路数据采集功能，能够通过软件控制数据采集的通道数和采样频率；其上设置有通信接口（10）、信号采集接口（5）、充电接口（8）；所述的通信接口（10）用于主机（2）与计算机之间的连接，实现振动数据的导出和主机（2）与计算机的通信；所述的信号采集接口（5）用于主机（2）与振动传感器（1）的连接；所述的充电接口（8）用于对主机（2）的电池组（12）充电；

所述的嵌入式主板（14）与数据采集卡（13）通过总线（16）进行数据传输；

所述的电池组（12）为内置电池，便于主机的供电，电池组内部封装有防止发生电路短路的保护电路（17）和镍氢电池（18）；

采集记录系统通过信号调理板（11）对振动传感器（1）采集到的振动信号进行去耦、滤波、和转换，将信号转换成振动加速度、速度、位移三种振动信号，数据采集卡（3）对所述的三种振动信号进行数据采集，嵌入式主板（14）将采集到的数据存储到存储器（15）中，从而实现对三种振动信号的采集和记录。

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