CN203519645U - 用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统，设置有两个电机驱动器、两台电机、蜗杆、角度盘和中央控制单元；所述中央控制单元连接两个电机驱动器，两个电机驱动器分别与两台电机一一对应连接，其中，第一电机用于连接螺旋桨式测风传感器的风速转轴，通过驱动风速转轴旋转，进行风速部件的检测；第二电机连接蜗杆，所述蜗杆与设置在角度盘外周的涡轮齿相啮合，角度盘的中心轴用于与螺旋桨式测风传感器的风向转轴连接固定，通过角度盘带动风向转轴相对螺旋桨式测风传感器的尾翼转动，以进行风向部件的检测。本实用新型的故障检测系统检测精确度高，适检范围宽，实现了螺旋桨式测风传感器风速风向的自动化检测，提升了检测效率。

Description

用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统

技术领域

本实用新型属于故障检测技术领域，具体地说，是涉及一种针对螺旋桨式测风传感器设计的一种可以自动完成故障检测任务的系统。

背景技术

在环境风速和风向的检测领域，螺旋桨式测风传感器已经应用多年。目前的螺旋桨式测风传感器工作稳定可靠，测量范围和准确度均能满足常规的检测要求，在各类船舶、海上和陆地气象台站都有非常广泛的应用。

由于螺旋桨式测风传感器一般安装于室外，工作环境恶劣，长期经受降水、结冰、风沙的侵袭，导致传感器中电气部件故障，输出错误的风速、风向测量数据；再者，转动部分的机械磨损、锈蚀也会导致螺旋桨式测风传感器的感应不灵敏，产生测量误差。根据有关规定，运行使用中的螺旋桨式测风传感器必须做周期性的检测。

目前，对于螺旋桨式测风传感器的常用检测方法，是将螺旋桨式测风传感器内置于符合标准的风洞中进行测试。采用这种检测方法必须将螺旋桨式测风传感器从安装地点取下，并长途运输至风洞实验室进行测试，不仅耗时费力，而且价格昂贵。此外，由于螺旋桨式测风传感器的应用范围广、需求数量大，若采用传统的检测方法对众多的测风传感器进行检测，会需要很长的检测时间，不仅效率低，而且很容易出现人为差错，导致检测结果不准确。

基于此，如何设计一套方便、快捷的自动化故障检测系统，以满足螺旋桨式测风传感器的大批量、周期性的检测需求，是目前环境监测领域亟待解决的一项主要问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统，以实现对螺旋桨式测风传感器故障的快速、准确、自动检测。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统，设置有两个电机驱动器、两台电机以及蜗杆、角度盘、信号采集电路和中央控制单元；所述中央控制单元连接两个电机驱动器，两个电机驱动器分别与两台电机一一对应连接，其中，第一电机用于连接螺旋桨式测风传感器的风速转轴，驱动风速转轴旋转；第二电机连接蜗杆，所述蜗杆与设置在角度盘外周的涡轮齿相啮合，角度盘的中心轴用于与螺旋桨式测风传感器的风向转轴连接固定，通过角度盘带动风向转轴相对螺旋桨式测风传感器的尾翼转动；所述信号采集电路分别采集螺旋桨式测风传感器输出的风速检测信号和风向检测信号，并传输至中央控制单元生成检测结果。

进一步的，所述螺旋桨式测风传感器的尾翼连接支架，所述支架固定在底座上。

为了实现各角度的准确定位，优选在所述角度盘的外周均匀分布360个涡轮齿。

为了控制电机能够稳定地运行在设定转速或者设定的转动位置上，在所述故障检测系统中还设置有两个编码器，其中，第一编码器连接第一电机，检测第一电机的转速，并生成速度信号反馈至连接第一电机的电机驱动器；第二编码器连接第二电机，检测第二电机转轴的转动位置，并生成位置信号反馈至连接第二电机的电机驱动器。通过形成闭环控制系统，以实现电机转速或转动位置的准确控制。

进一步的，所述的两个电机驱动器各自通过一路RS232驱动器连接所述的中央控制单元。

为了防止中央控制单元受外界干扰导致损坏，优选将所述中央控制单元通过光电隔离芯片分别连接所述的信号采集电路和RS232驱动器，实现光电信号的隔离保护。

又进一步的，在所述信号采集电路中设置有风速信号采集电路和风向信号采集电路；其中，在所述风速信号采集电路中分别设置有基于脉冲形式和串口形式的风速信号采集电路，分别通过继电器连接螺旋桨式测风传感器，所述继电器接收中央控制单元输出的选通控制信号，根据螺旋桨式测风传感器输出的风速检测信号的类型，控制继电器选择类型匹配的一路风速信号采集电路与螺旋桨式测风传感器连通，接收风速检测信号；在所述风向信号采集电路中分别设置有基于格雷码形式、电压形式和串口形式的风向信号采集电路，分别通过另一继电器连接螺旋桨式测风传感器，所述另一继电器接收中央控制单元输出的选通控制信号，根据螺旋桨式测风传感器输出的风向检测信号的类型，控制另一继电器选择类型匹配的一路风向信号采集电路与螺旋桨式测风传感器连通，接收风向检测信号。

为了实现机械转动部件的故障检测，在所述风速转轴和风向转轴上还分别安装有一个振动传感器，检测风速转轴和风向转轴的振动信号，输出至所述的信号采集电路。

进一步的，在所述的信号采集电路中设置有两个模数转换电路，分别与两个振动传感器一一对应连接，接收振动传感器输出的模拟量的振动信号，并转换成数字信号后，输出至所述的中央控制单元。

再进一步的，在所述中央处理单元中设置有嵌入式处理器、分别与嵌入式处理器相连接的液晶控制芯片、以太网控制芯片、键盘接口和存储器；所述液晶控制芯片连接液晶屏，以太网控制芯片连接网口，键盘接口连接键盘。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的故障检测系统专为螺旋桨式测风传感器设计而成，不仅可以对测风传感器中的电气部件进行检测，还可以对测风传感器中的机械转动部件进行故障检测，并在检测到机械转动部件故障时，进一步分辨出故障类型。实际应用表明，本实用新型的故障检测系统，检测精确度高，适检范围宽，实现了螺旋桨式测风传感器风速、风向的自动化检测，与传统的风洞检测方式相比，每台测风传感器的检测时间可以减少50%以上，大大提高了检测效率。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统的一种实施例的机械架构示意图；

图2是图1所示故障检测系统的一种实施例的电路原理框图； 

图3是图2中中央控制单元的一种实施例的电路原理框图；

图4是风速检测子线程的一种实施例的程序流程图；

图5是风向检测子线程的一种实施例的程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

参见图1所示，本实施例的故障检测系统主要由中央控制单元1、两个电机驱动器、两台电机2、3以及蜗杆4和角度盘5等部分组成。为了进一步达到对螺旋桨式测风传感器中机械转动部件的故障检测，还可以进一步在测风传感器中增加两个振动传感器，分别安装在测风传感器中的风速转轴7和风向转轴6上，通过检测轴承的振动信息，完成对机械转动部件的自动检测。

对于螺旋桨式测风传感器的故障检测，主要包括对测风传感器中的风速部件和方向部件的检测。

对于风速部件的检测原理是：螺旋桨式测风传感器随风吹动，其风速转轴的转速与风速大小基本成正比，在1~70m/s风速测量范围内有较好的线性度。再者，任何机械转动部件，在运行时都具有各自的声音频谱和振动特性，且这些特性在短时间内不会改变，具有可重复性。

根据以上原理，本实施例利用一个电机（优选采用伺服电机，以下称第一电机2）带动风速转轴7连续转动，由中央控制单元1设定不同的转速，通过电机驱动器（优选采用与伺服电机相配套的伺服驱动器）驱动第一电机2以设定转速旋转，进而带动测风传感器中的风速转轴7按照设定转速旋转。待风速转轴7按照设定转速稳定旋转后，利用信号采集电路采集螺旋桨式测风传感器检测输出的风速检测信号，并传输至中央控制单元1生成与所述的风速检测信号对应的实际风速值。将实际风速值与设定转速所对应的设定风速值进行比较，以生成风速部件中电气部件的检测结果。

为了确保第一电机2能够驱动风速转轴7稳定的运行在设定转速上，本实施例优选采用编码器（以下称第一编码器）连接第一电机2，参见图2所示，检测第一电机2的转速，并生成速度信号反馈至连接第一电机2的电机驱动器，由此形成一个闭环的控制系统，实现对第一电机2转速的准确控制。

在对风速部件中的电气部件进行检测的过程中，同时对风速部件中的机械转动部件进行检测，即通过信号采集电路采集安装于风速转轴7上的振动传感器输出的振动信号，传输至中央控制单元1，通过软件方法分析，得出风速部件中机械转动部件的检测结果。

对于风向部件的检测原理是：螺旋桨式测风传感器的尾翼随风向变化而相对测风传感器的风向转轴转动，带动光电码盘电路输出格雷码，或者带动环形滑动电位器电路输出电压，可测出0°～360°的风向值。

根据这一原理，本实施例将螺旋桨式测风传感器固定在角度盘5的中央，即与角度盘5的中心轴15固定连接，尾翼9固定不动。利用一个电机（优选采用伺服电机，以下称第二电机3）连接蜗杆4，通过蜗杆4与设置在角度盘5外周的涡轮齿相啮合，本实施例优选在角度盘5的外周均匀分布360个涡轮齿，以实现360个角度的定位。利用蜗杆4的传动作用，驱动角度盘5带动测风传感器中的风向转轴6同轴同角度旋转，使测风传感器的尾翼9相对风向转轴6做圆周运动。风向转轴6的转动角度由中央控制单元1设定，通过电机驱动器（优选采用与伺服电机相配套的伺服驱动器）驱动第二电机3转动，进而利用蜗杆4驱动角度盘5带动风向转轴6相对尾翼9按照设定的角度值转动。利用信号采集电路采集螺旋桨式测风传感器输出的风向检测信号，并输出至中央控制单元1将所述风向检测信号所对应的实际角度值与设定的角度值进行比较，生成风向部件中电气部件的检测结果。

同理，为了确保第二电机3能够驱动风向转轴6准确地旋转到设定的角度值上，本实施例优选采用编码器（以下称第二编码器）连接第二电机3，参见图2所示，检测第二电机3的转动位置，并生成位置信号反馈至连接第二电机3的电机驱动器，由此形成一个闭环的控制系统，实现对第二电机3转动位置的准确控制。

为了提高检测结果的准确性，优选控制风向转轴6旋转一周，并在旋转一周的过程中设置多个检测点，通过对每一个检测点进行实际角度值与设定角度值的比较，以生成风向部件中电气部件的检测结果。

在对风向部件中的电气部件完成检测后，利用第二电机3驱动风向转轴6依次以低、中、高三档转速旋转。中央控制单元1通过安装于风向转轴6上的振动传感器获取三档速度下的风向转轴6的振动信号，通过软件方法分析，得出风向部件中的机械转动部件的检测结果。

作为本实施例的一种优选设计方案，最好选择自带编码器的无刷直流伺服电机作为本实施例的第一电机2和第二电机3，以满足中央控制单元1对电机高精度、高转矩和高可靠性的要求。

在本实施例中，两个电机驱动器各自通过一路RS232驱动器连接中央控制单元，参见图2所示，采用RS232串口通信的方式获取中央控制单元输出的设定转速和设定的位置值。

对于所述的信号采集电路，本实施例优选设置有风速信号采集电路、风向信号采集电路和模数转换电路，参见图2所示。考虑到不同的测风传感器，其输出的风速检测信号的形式可能不尽相同，有的输出脉冲形式的风速检测信号，有的输出串口形式的风速检测信号等。为了使本实施例的故障检测系统能够适用于不同类型的螺旋桨式测风传感器，本实施例在所述风速信号采集电路中设置了多个基于不同信号形式的风速信号采集电路，例如基于脉冲形式的风速信号采集电路和基于串口形式的风速信号采集电路等，分别通过继电器T1连接螺旋桨式测风传感器。所述继电器T1接收中央控制单元输出的选通控制信号，根据螺旋桨式测风传感器输出的风速检测信号的类型，控制继电器T1选择类型匹配的一路风速信号采集电路与螺旋桨式测风传感器连通，接收风速检测信号。同理，在所述风向信号采集电路中也设置有多个基于不同信号形式的风向信号采集电路，例如基于格雷码形式、电压形式和串口形式的风向信号采集电路等，分别通过另一继电器T2连接螺旋桨式测风传感器。所述继电器T2接收中央控制单元输出的选通控制信号，根据螺旋桨式测风传感器输出的风向检测信号的类型，控制继电器T2选择类型匹配的一路风向信号采集电路与螺旋桨式测风传感器连通，接收风向检测信号。

对于所述的模数转换电路来说，本实施例设置有两路，分别用模数转换电路A和模数转换电路B表示，参见图2所示。两路模数转换电路分别与两个振动传感器（分别用振动传感器A和振动传感器B表示）一一对应连接，接收振动传感器输出的模拟量振动信号，并转换成数字信号后，输出至所述的中央控制单元，以实现对机械转动部件的振动信息的检测。

为了防止外界干扰对中央控制单元造成损坏，优选利用光电隔离芯片将中央控制单元与RS232驱动器、信号采集电路进行电气隔离，参见图2所示。

在本实施例中，所述中央控制单元优选采用嵌入式处理器配合外围电路组建而成，参见图3所示。在嵌入式处理器的外围分别连接液晶控制芯片、以太网控制芯片、存储器、键盘接口和JTAG接口等部件。其中，液晶控制芯片连接液晶屏接口，通过液晶屏接口外接液晶显示屏，实现对设定数据、检测数据以及故障检测结果的实时显示。以太网控制芯片连接网口，例如RJ45以太网接口，通过网口外接网线，以实现该故障检测系统与远程服务器的以太网通信功能。存储器分为FLASH、SDRAM和SD卡存储器。其中，FLASH存储器用于存放程序代码和常量表；SDRAM存储器用于程序的运行空间、数据缓存区和堆栈区；SD卡用于存放数据。键盘接口采用4×4矩阵式接口，外接键盘，实现操作指令及设定数据的输入。JTAG接口作为调试接口，用于外接调试设备，进行仿真调试。在本实施例的中央控制单元中还设置有电源转换电路，完成5V到3.3V以及3.3V到1.8V和1.2V电压的转换，提供嵌入式处理器的内核以及外围电路所需的工作电压。

可以将故障检测系统中的各机械部件均布设在一个底座11上，如图1所示。在对螺旋桨式测风传感器进行检测之前，首先需要进行风速转轴和风向转轴与故障系统上相应部件的连接固定、风向角度对零等一些准备工作。

卸下螺旋桨式测风传感器头部的螺旋桨8，将第一电机2套在定位调节机架12的弯头并锁紧，在定位调节机架12的直头处固定好圆形调节环13，将圆形调整环13套入测风传感器的机身14，径向调整圆形调节环13到合适的位置，并拧紧锁紧螺母。移动定位调整机架12上的滑块16，使第一电机2的转轴与风速转轴7的距离适当，利用联轴器将第一电机2的转轴与风速转轴连接固定，调整电机转轴和风速转轴7的同心度，最后锁紧滑块16。

将测风传感器的风向转轴6与角度盘5的中心轴15连接固定，将测风传感器的尾翼9安装到支架10上，所述支架10固定在底座11上，通过支架10使测风传感器的尾翼9固定不动。

启动中央处理单元1运行，在人机交互界面上选择参数设置，控制第二电机3旋转，驱动蜗杆4转动，进而通过角度盘5带动测风传感器的风向转轴6旋转，使传感器机身14的投影线与角度盘5上的0°-180°的方向一致，且尾翼9对准0°方向，实现风向角度的对零。

准备工作完成后，在中央控制单元1的人机交互界面上，选择风速、风向检测功能，控制故障检测系统自动开始对螺旋桨式测风传感器进行测试。

下面结合图4、图5，对本实施例的故障检测方法进行具体阐述。

为了满足风速和风向同时检测的需求，本系统的软件设计采用多线程的方式实现。

图4为风速检测子线程。

首先，输入待测螺旋桨式测风传感器的型号，按照GB/T 24559-2009海洋螺旋桨式风向风速计中对风速检测点的要求以及该型号的测风传感器的参数，设定N个风速检测点，例如每秒钟5米、10米、20米、30米、50米这5个设定风速值所对应的电机设定转速。

通过中央控制单元逐点控制电机驱动器，驱动第一电机带动螺旋桨式测风传感器的风速转轴按照设定转速逐点连续转动。利用编码器检测第一电机的转速，并实时反馈至电机驱动器，以通过电机驱动器控制第一电机稳定运行在设定转速上。

当第一电机以设定转速稳定运行后，通过风速信号采集电路采集螺旋桨式测风传感器输出的风速检测信号，每一个检测点采集一个风速检测信号即可，转换成数字信号后，发送至中央控制单元用于电气部件的检测。与此同时，通过模数转换电路A接收安装于风速转轴上的振动传感器A输出的振动信号，并转换成数字信号后，发送至中央控制单元用于机械转动部件的检测。

中央控制单元待各个风速检测点检测完毕后，根据接收到的N个风速检测信号和N组振动信号，分别生成风速部件中电气部件和机械转动部件的检测结果。其具体方法是：

电气部件的检测方法：将各风速检测点的风速检测信号所对应的实际风速值与该检测点的设定风速值进行比较，若二者在各风速检测点的差值均在允许的误差范围内，则判定风速部件中的电气部件正常；否则，判定风速部件中的电气部件出现故障。

机械转动部件的检测方法：根据每一个风速检测点采集到的振动信号计算出风速转轴的振动幅度，判断各风速检测点的转轴振动幅度是否超出了给定的标准界限；若均未超出标准界限，则判定风速部件中的机械转动部件（通常指轴承）正常；否则，判定风速部件中的机械转动部件故障。

在判定风速转轴中的机械转动部件出现故障后，可以进一步启动故障类型的检测过程，以确定机械转动部件出现的是何种类型的故障，例如：轴承磨损或擦伤、点蚀、还是出现裂纹和缺损等故障。其故障类型的具体判断方法，本实施例采用支持向量机分类法设计实现。

支持向量机(SVM)分类法是在统计学理论的基础上发展出来的一种新的模式识别方法，它是基于结构风险最小化原则的一种分类方法，其核心目的是找到两类样本间的最优分类面。选择径向基核函数作为支持向量机分类器的核函数，选取10个螺旋桨式测风传感器进行测试，抽取其中三个测风传感器的风速转轴对应的振动特征向量组（每个振动特征向量组中包含有N个n维的振动特征向量）作为训练样本集，另外两个测风传感器的风速转轴对应的振动特征向量组作为测试样本集，剩余五个测风传感器的风速转轴对应的振动特征向量组作为检验样本集。将各样本集代入分类器进行模型训练，确定出径向基核函数的参数以及惩罚因子的最优值，进而建立起最终的检测模型。此过程在进行正式的测风传感器检测任务之前进行。

在实际测试过程中，驱动待测试的螺旋桨式测风传感器的风速转轴以N种不同的设定转速连续旋转。采集N种不同转速下通过安装在风速转轴上的振动传感器输出的N组振动信号，在每一组振动信号中均包含有若干个在不同时间点采集到的振动数据，例如以10毫秒为间隔，在2分钟的时间内连续采集一系列振动数据，形成不同转速下的振动波形，构成N组振动信号。

在小波分析的基础上，应用小波包提取出每一组振动信号在n个不同频带的能量，形成N个n维的振动特征向量。由于在小波分析的基础上，应用小波包提取振动信号的能量，并形成振动特征向量的方法已是目前成熟的技术，因此，本实施例在此不作详细说明。

对所述N个n维的振动特征向量进行归一化处理，然后代入支持向量机分类器进行识别，以获得风速部件中机械转动部件的故障类型。

测试完毕后，通过液晶屏显示检测结果，同时将检测数据通过以太网传送到远程服务器。

图5为风向检测子线程。

首先，根据该型号的螺旋桨式测风传感器的风向分辨率等参数指标设定第二电机的转动角度和风向检测点，所述风向检测点应在0°~360°的范围内选取。然后，通过中央控制单元逐点控制电机驱动器驱动第二电机带动蜗杆旋转，进而利用蜗杆驱动角度盘带动螺旋桨式测风传感器的风向转轴相对尾翼逐点转动。利用编码器检测第二电机的转动位置，并实时反馈至电机驱动器，以通过电机驱动器控制第二电机转动到设定的角度值上。

通过风向信号采集电路采集螺旋桨式测风传感器输出的风向检测信号，每一个检测点采集一个风向检测信号即可，转换成数字信号后，发送至中央控制单元用于电气部件的检测。

控制风向转轴旋转一周后，中央控制单元接收到各个风向检测点的风向检测信号，将各风向检测点的风向检测信号所对应的实际角度值与设定的角度值进行比较，若二者在各风向检测点的差值均在允许的误差范围内，则判定风向部件中的电气部件正常；否则，判定风向部件中的电气部件出现故障。

在对风向部件中的电气部件执行完故障检测后，开始对风向部件中的机械转动部件进行检测。具体方法是：

首先，驱动风向转轴依次在低、中、高三档转速旋转，通过模数转换电路B采集风向转轴在不同转速下的振动信号，所述振动信号由安装于风向转轴上的振动传感器B提供，并转换成数字信号后，输出至中央控制单元生成不同转速下风向转轴的振动幅度。判断每一档转速下实测的振动幅度是否超出了给定的标准界限，若均未超出给定的标准界限，则判定风向转轴正常；否则，判定风向转轴故障。

在判定风向转轴出现故障后，进一步启动故障类型的检测过程，以确定风向机械转动部件出现的是何种类型的故障。其故障类型的具体判断方法同样采用支持向量机分类法设计实现。具体过程为：

驱动风向转轴以M种不同的转速连续旋转，例如分别在每秒5米、10米、15米三种转速下旋转。采集M种不同转速下通过安装于风向转轴上的振动传感器输出的M组振动信号，例如以20毫秒为间隔，在2分钟的时间内连续采集若干个振动数据，形成不同转速下的振动波形，构成M组振动信号。

在小波分析的基础上，应用小波包提取出每一组振动信号在m个不同频带的能量，形成M个m维的振动特征向量；

对所述M个m维的振动特征向量进行归一化处理，然后代入支持向量机分类器进行识别，以获得风速部件中机械转动部件的故障类型，例如风向转轴的轴承磨损、点蚀、出现裂纹或缺损等故障。

这里的支持向量机分类器可以采用同上述风速检测子过程中的支持向量机分类器的设计方法设计实现，本实施例在此不再展开说明。

测试完毕后，通过液晶屏显示检测结果，同时将检测数据通过以太网传送到远程服务器。

本实施例针对设计定型后的螺旋桨式测风传感器，研发了一种拆卸方便、操作简单的自动故障检测系统，用于该类测风传感器的出厂检测、运行使用中的周期性检测等试验，主要具有以下优点:

（1）系统涵盖了螺旋桨式测风传感器的多种信号输出形式，采样电路通过继电器自动接通，可以对风速转轴和风向转轴同时进行检测，大大提高了检测效率；

（2）系统硬件设计有振动信号采集电路，软件通过分析不同转速下风速转轴和风向转轴的振动数据，可判断出测风传感器的轴承是否磨损、有无锈蚀、卡滞等现象，有助于在测风传感器测量失效之前发现潜在的隐患。同时，对于故障传感器，软件亦可以识别出部件的故障模式，因此本系统在预防性维修和修复性维修方面都具有较高实用价值；

（3）利用蜗轮蜗杆模型构建风向角度盘，采用伺服电机控制蜗杆传动进而带动角度盘转动的方法，使测风传感器与角度盘之间的相对圆周运动既能够低速运转，亦可高速运转。低速运转时，可以使系统的风向测量精度精确到1度；高速运转时，振动信号的特征参数更加明显，使风向机械转动部件的故障诊断更加准确；

（4）检测数据可以通过SD卡保存在本地，也可通过以太网传送到远程服务器，方便本地和远程监控；

（5）系统安装拆卸方便、操作简单，大大降低了检测成本，具有较高推广应用意义。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统，其特征在于：设置有两个电机驱动器、两台电机以及蜗杆、角度盘、信号采集电路和中央控制单元；所述中央控制单元连接两个电机驱动器，两个电机驱动器分别与两台电机一一对应连接，其中，第一电机用于连接螺旋桨式测风传感器的风速转轴，驱动风速转轴旋转；第二电机连接蜗杆，所述蜗杆与设置在角度盘外周的涡轮齿相啮合，角度盘的中心轴用于与螺旋桨式测风传感器的风向转轴连接固定，通过角度盘带动风向转轴相对螺旋桨式测风传感器的尾翼转动；所述信号采集电路分别采集螺旋桨式测风传感器输出的风速检测信号和风向检测信号，并传输至中央控制单元生成检测结果。

2.根据权利要求1所述的用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统，其特征在于：所述螺旋桨式测风传感器的尾翼连接支架，所述支架固定在底座上。

3.根据权利要求1所述的用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统，其特征在于：在所述角度盘的外周均匀分布有360个涡轮齿。

4.根据权利要求1所述的用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统，其特征在于：在所述故障检测系统中还设置有两个编码器，其中，第一编码器连接第一电机，检测第一电机的转速，并生成速度信号反馈至连接第一电机的电机驱动器；第二编码器连接第二电机，检测第二电机转轴的转动位置，并生成位置信号反馈至连接第二电机的电机驱动器。

5.根据权利要求1所述的用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统，其特征在于：所述的两个电机驱动器各自通过一路RS232驱动器连接所述的中央控制单元。

6.根据权利要求5所述的用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统，其特征在于：所述中央控制单元通过光电隔离芯片分别连接所述的信号采集电路和RS232驱动器。

7.根据权利要求1所述的用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统，其特征在于：在所述信号采集电路中设置有风速信号采集电路和风向信号采集电路；其中，在所述风速信号采集电路中分别设置有基于脉冲形式和串口形式的风速信号采集电路，分别通过继电器连接螺旋桨式测风传感器，所述继电器接收中央控制单元输出的选通控制信号，根据螺旋桨式测风传感器输出的风速检测信号的类型，控制继电器选择类型匹配的一路风速信号采集电路与螺旋桨式测风传感器连通，接收风速检测信号；在所述风向信号采集电路中分别设置有基于格雷码形式、电压形式和串口形式的风向信号采集电路，分别通过另一继电器连接螺旋桨式测风传感器，所述另一继电器接收中央控制单元输出的选通控制信号，根据螺旋桨式测风传感器输出的风向检测信号的类型，控制另一继电器选择类型匹配的一路风向信号采集电路与螺旋桨式测风传感器连通，接收风向检测信号。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统，其特征在于：在所述风速转轴和风向转轴上分别安装有一个振动传感器，检测风速转轴和风向转轴的振动信号，输出至所述的信号采集电路。

9.根据权利要求8所述的用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统，其特征在于：在所述的信号采集电路中设置有两个模数转换电路，分别与两个振动传感器一一对应连接，接收振动传感器输出的模拟量的振动信号，并转换成数字信号后，输出至所述的中央控制单元。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统，其特征在于：在所述中央处理单元中设置有嵌入式处理器、分别与嵌入式处理器相连接的液晶控制芯片、以太网控制芯片、键盘接口和存储器；所述液晶控制芯片连接液晶屏，以太网控制芯片连接网口，键盘接口连接键盘。

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