CN203310850U - 一种矿用振动加速度传感器信号调理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种矿用振动加速度传感器信号调理装置，包括加速度传感器和信号调理装置两部分。加速度传感器由振动加速度传感器、固定装置和矿用电缆组成；信号调理装置由信号输入端口、信号调理电路板、供电模块、装置壳体、信号输出端口组成。信号调理电路由传感器激励电路、去耦电路、滤波电路、一级积分电路、放大电路、二级积分电路、放大电路组成。煤矿进行振动信号采集时，将传感器通过固定装置固定到测点上，信号经信号调理装置去耦、滤波和信号转换后，从信号输出端口输出振动加速度、速度和位移信号，使用者可根据所需连接到信号采集仪。本实用新型能用同一种传感器得到不同的振动信号，使振动加速度、速度、位移信号的获取更便利。

Description

一种矿用振动加速度传感器信号调理装置

技术领域

本实用新型涉及一种振动信号传感器信号调理装置，特别是涉及一种煤矿用振动加速度传感器信号调理装置。

背景技术

煤炭是世界上存储量最多的化石燃料，我国作为世界上最大的煤炭消费国和生产国。煤炭作为我国的主要能源，其在能源结构中占比70%，在目前以及未来相当长的时间内，其仍将在能源结构中占据主导地位，预计到2050年仍将占一次性能源生产消耗的50%以上。

随着经济的发展，我国对煤炭的需求将会不断的增加，同时对煤矿提出了更高的要求。目前煤矿正向着“采掘机械化、运输直通化、矿井自动化、矿井信息化”四个方向发展，对煤矿设备提出了更高的要求。但由于我国矿井自然条件的多样性和不可预见性等原因，急需加强煤矿大型生产设备的检测与监测方面研究，使得煤矿能够向着高产高效、智能化、机械化方向发展。

目前国内很多煤矿以及科研单位都已经认识到了煤矿井下设备状态信号获取的重要性，但是由于煤矿井下设备的状态信号的获取还受到很多方面的制约，主要制约因素为：

（1）煤矿井下的实际环境恶劣

煤矿井下的实际环境是制约煤矿井下设备状态信号获取的首要因素。对于煤矿井下潮湿多粉尘甚至是高瓦斯的环境，所有应用于煤矿井下设备信号采集的传感器和调理驱动装置设计都必须能够适应井下的恶劣条件。

（2）设备状态信号的种类繁多

煤矿井下设备工作状态信号具有多样性，主要包括：电流、电压、温度、振动和压力等信号。目前，煤矿井下大多数信号都有可用的传感装置进行获取。

振动监测和故障诊断技术及其应用在其他领域已经相当成熟，但由于缺乏矿用振动信号传感装置，煤矿井下设备的振动信号无法获取，使得振动监测技术无法在煤矿井下的设备管理和监测中得以应用。

综上所述，由于煤矿井下恶劣的生产条件和环境对传感器提出了很高的要求，煤矿井下大型设备的各类状态信号的获取具有很大的难度，至今尚未有适用于煤矿井下设备振动传感信号调理装置，其他领域成熟的振动监测与故障诊断技术难以在煤矿井下设备中进行开展和推广应用。因此，煤矿急需可对井下设备振动进行监测的传感装置。

目前，公知的振动加速度传感器信号调理装置主要是指用于振动加速度传感器驱动的驱动装置，主要应用于非煤矿的工作环境。用在煤矿井下的测振传感器主要是拾取井下机电设备工作状态下的振动信号，以便对设备状态进行日常管理，尤其是在设备发生故障时，能够有效地记录特殊状态下的振动信号，便于故障的分析和诊断。

一般应用的加速度振动传感器的信号调理装置并不能满足国家煤安认证技术要求。

本专利根据煤安认证技术要求，对加速度传感器信号调理装置进行设计，使其达到煤安认证标准。

本专利研制的意义主要有：

（1）研制了一种矿用振动加速度信号调理装置，使得煤矿井下设备振动信号的获取成为可能；

（2）通过研制的信号调理装置可以获得大量的现场数据，为煤矿井下设备健康诊断的研究提供了第一手的资料；

（3）为煤矿的自动化、信息化、智能化的实现提供了基础数据的采集装置。 

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于，设计实用新型一种矿用加速度传感器信号调理装置，解决了煤矿井下之前遇到的无振动传感器可用的难题，实现了煤矿井下设备振动信号的获取。

本实用新型是这样实现的：一种矿用振动加速度传感器信号调理装置，包括加速度传感器和信号调理装置两大部分。加速度传感器依次由振动加速度传感器、固定装置和矿用电缆组成；信号调理装置由信号输入端口、信号调理电路板、供电模块、装置壳体、信号输出端口组成。其中，信号调理板由传感器激励电路、去耦电路、滤波电路、一级积分电路、放大电路、二级积分电路、放大电路组成；供电模块由电池和电池保护模块组成。

矿用振动加速度传感器信号调理装置的信号拾取与调理过程如下：振动加速度传感器通过固定装置固定到测点上，振动加速度传感器在信号调理装置激励电路的驱动下，将振动信号转化为电信号。然后，把振动加速度传感器拾取的信号通过矿用电缆传输到调理装置的信号输入端口上，通过去耦电路和滤波电路后输出三路加速度信号，第一路加速度信号从信号输出端口的接头输出；从滤波电路输出的第二路信号通过一级积分电路和放大电路后被积分为速度信号从输出端口的接头输出；从滤波电路输出的第三路信号通过二级积分电路和放大电路后被双积分为位移信号从输出端口的接头输出。

本实用新型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）、信号调理装置采用内部供电模式，电池组采用可充电的镍氢电池，可以通过信号调理装置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）、信号调理装置外壳做了防水、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）、矿用振动加速度传感器的信号调理装置，信号输入端口的接头、信号输出端口的接头、传感器端口均采用航空端口，航空端口具有防水、防尘、防静电的作用；

（4）、矿用振动加速度传感器的信号调理装置的壳体采用经过防水、防尘、防静电处理的ABS材料壳体；

（5）、矿用振动加速度传感器的信号调理装置，其特征在于其中所述的信号调理装置是通过螺丝将信号调理电路板固定到装置壳体的底板上，并供电模块通过扎带固定到信号调理电路板上。

本实用新型从解决煤矿振动信号的采集问题出发，研制了一种矿用振动信号传感器信号调理装置，解决了振动信号难以获取的难题，为煤矿设备日常管理、状态监测和故障诊断系统的建立提供基础数据，为提高前述煤矿系统的自动化和智能化提供重要的数据支持。

本实用新型解决煤矿设备的振动参数的拾取问题，并能通过信号调理装置对拾取的信号进行信号调理。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、位移信号的一次性拾取； 

2、本实用新型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、本实用新型的设计体积小、质量轻便于携带。

附图说明

图1是信号调理装置结构示意图。

图2是信号调理装置整体结构图。 

图中：

1：固定装置                       2：振动加速度传感器

3：矿用电缆                       4：信号输入端口接头

5：装置壳体                       6：信号输出端口接口

7：信号输出端口接口               8：信号输出端口接口

9：加速度传感器                  10：信号调理电路板

11：传感器激励电路               12：去耦电路

13：滤波电路                     14：一级积分电路

15：放大电路                     16：二级积分电路

17：放大电路                     18：信号输出端口

19：供电模块                     20：信号输入端口

21：电池                         22：电池保护模块。                      

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及功效,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振动加速度传感器信号调理装置的具体实施方式、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，在以下配合参考图式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,当可对本实用新型为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，然而所附图式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所示的本实用新型的一种矿用振动传感器信号调理装置的结构示意图，包括加速度传感器和信号调理装置两大部分，信号调理装置由信号输入端口20、信号调理电路板10、供电模块19、信号输出端口18组成。其中，信号调理板10由传感器激励电路11、去耦电路12、滤波电路13、一级积分电路14、放大电路15、二级积分电路16、放大电路17组成；供电模块19由电池21和电池保护模块22组成。信号通过加速度传感器9进行拾取之后，通过信号输入端口20传输到信号调理电路板10的去耦电路12进行去耦，并通过滤波电路13进行滤波之后输出振动加速度信号；振动加速度信号经过一级积分电路14和放大电路15的处理之后成为振动速度信号；同时，振动加速度信号经过二级积分电路16和放大电路17处理之后成为振动位移信号。三路信号通过信号输出端口18输出。

如图2所示的本实用新型的一种矿用振动传感器信号调理装置的整体结构图，加速度传感器由振动加速度传感器2和固定装置1组成。信号输入端口接头4和信号输出端口接头6、7、8均采用具有防水、防尘、防静电的作用的航空端口，用以保证信号调理装置能在井下顺利使用。信号调理装置的装置壳体5由采用经过防水、防尘、防静电处理的ABS材料壳体，使装置能够满足煤矿井下使用条件。

如上所述是本实用新型的基本构思。但是，在本实用新型的技术领域内，只要具备最基本的知识，可以对本实用新型的其他可操作的实施例进行改进。在本实用新型中对实质性技术方案提出了专利保护请求，其保护范围应包括具有上述技术特点的一切变化方式。

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 (2)

1.一种矿用振动加速度传感器信号调理装置，包括加速度传感器和信号调理装置两大部分，其特征在于：加速度传感器依次由振动加速度传感器（2）、固定装置（1）和矿用电缆（3）组成；信号调理装置由信号输入端口（20）、信号调理电路板（10）、供电模块（19）、装置壳体（5）、信号输出端口（18）组成，其中，信号调理板（10）由传感器激励电路（11）、去耦电路（12）、滤波电路（13）、一级积分电路（14）、放大电路（15）、二级积分电路（16）、放大电路（17）组成； 

所述的信号输入端口（20）的接头（4）、信号输出端口（18）的接头（6、7、8）和传感器的端口均采用航空端口，航空端口具有防水、防尘、防静电的作用；

所述的装置壳体（5）选用经过防水、防尘、防静电处理的ABS材料的壳体；

所述的供电模块（19）由电池（21）和电池保护模块（22）组成，其中电池（21）为能满足煤矿井下适用条件的镍氢电池。

2.根据权利要求1所述的矿用振动加速度传感器信号调理装置，其特征在于其中所述的信号调理装置把采集的振动信号通过去耦电路（12）和滤波电路（13）后输出振动加速度信号，振动加速度信号通过一级积分电路（14）和放大电路（15）后被转换为速度信号，振动加速度信号通过二级积分电路（16）和放大电路（17）后被转换为位移信号，振动加速度、速度、位移三种信号分别通过信号输出端口（18）的接头（6、7、8）输出；

所述的矿用振动加速度传感器的信号调理装置，能够对频率为2~10K的振动信号进行拾取。

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