CN205209625U - 数字化低频振动传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种传感器。更具体地说，本实用新型涉及一种数字化低频振动传感器，包括：不锈钢一体化壳体，其内部安装有地震检波器；调节电路，其设置在所述地震检波器的上方，包括从上到下依次信号连接的接口电路板、数字电路板和模拟电路板，所述模拟电路板与所述地震检波器信号连接；插头，其安装在所述不锈钢一体化壳体的上端，所述接口电路板与所述插头信号连接。本实用新型改变了传统磁电式低频振动传感器的内部结构、外形尺寸及安装形式，方便小空间的安装使用，提高了产品的防水性能。

Description

数字化低频振动传感器

技术领域

本实用新型涉及一种传感器。更具体地说，本实用新型涉及一种数字化低频振动传感器。

背景技术

在以水轮发电机组为代表的低转速旋转机械的运行过程中，主要采用磁电式低频振动速度传感器作为对低速旋转机械设备结构振动的测量敏感元件。由于该类型传感器的主要特征为对低频(可低至0.4Hz)振动信号有较好的响应，因此广泛应用于水轮发电机组运行状态的监测中。

传统的磁电式低频振动传感器内部主要包括：振动检波器及采用模拟电路完成信号的调整、补偿、滤波等处理。该类型传感器采用纯模拟电路，存在电路板集成度高，尺寸较大等问题，目前通用的电路板尺寸相应传感器的外形尺寸也较大，一般尺寸为：φ50×100mm；采用贴片技术，外形尺寸也达到：φ40×100mm，需一定的安装空间。

传统磁电式低频振动传感器结构如图1所示，包括：传感器壳体1、传感器底座2、地震检波器3和低频补偿及积分放大电路4。该传感器的核心组件主要有两个：敏感振动速度信号的地震检波器和后端的低频补偿及积分放大电路。其中地震检波器被固定在传感器壳体和传感器底座上，而传感器被固定在被测对象上，随着被测对象一起振动，检波器也随被测对象振动。后端低频补偿及积分放大电路完成信号的低频补偿和积分放大，最终输出模拟量电信号。其工作原理如图2所示。地震检波器的结构如图3所示，该地震检波器由磁路系统31、惯性质量32、线圈33和弹簧阻尼系统34四个部分组成。磁路系统用以产生恒定的直流磁场。线圈与磁场中的磁通交链产生感应电动势，而感应电动势与磁通变化率(或线圈与磁场相对运动速度)成正比。质量弹簧阻尼系统的刚度直接影响传感器的频响，决定了传感器的测量范围。在工作时，当被测对象振动时，在检波器工作频率范围内，线圈与磁铁相对运动，切割磁力线，在线圈内产生感应电压，检波器输出电压，而该电压信号正比于被测物体的振动速度值。由于地震检波器敏感输出信号为振动速度信号，因此必须经过积分电路，最终输出振动位移信号。带通滤波器则用于过滤低于设计要求的频率信号和高于设计要求的频率信号。在传统的磁电式低频振动传感器中，上述低频补偿电路、积分环节、带通滤波器全部采用模拟电路实现。

传统低频振动传感器的外壳分为4个组成部分：①上下开口的圆柱形铝合金管材壳体、②上盖、③下盖、④底托。安装步骤为：

1)铝合金壳体内部在中间部位有一开圆孔的平台将壳体分为上下两部分，平台上部有螺纹，可通过抬高柱固定电路板；下部用来安放检波器。

2)将振动检波器从壳体底端放置于壳体内部，再通过旋紧下盖(带螺纹)将检波器紧固在壳体内部，最终需用胶棒对下盖进行固定密封。

3)将检波器的输出通过两根电线焊接于电路板底部，再将电路板从壳体上端安装于壳体内部平台上。

4)将航空插座固定在上盖上，再通过4根电线将电路板与航空插头焊接在一起。再将上盖旋紧于壳体上部，此时需注意在旋转上盖时，4根电线会同时旋转，需避免旋转圈数过多造成的电线焊点折断、脱焊。

5)将壳体与底托相连。

此安装方法自低频传感器研制出后一直没有改变，延续至今已有30年左右的时间，工艺较陈旧，产品品相不高。后来虽利用贴片技术，但仅仅是壳体直径有较小变化外，一直没有结构及工艺上的突破。

另外，由于水轮发电机组运行环境的特殊性，低频振动传感器经常会浸泡在水里安装，虽然水位不一定没过传感器整体，但传感器由于采用上下封盖形式，如果下盖密封不好，会造成传感器进水导致失效。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是改变传统磁电式低频振动传感器的内部结构、外形尺寸及安装形式，方便小空间的安装使用，提高产品的防水性能。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种数字化低频振动传感器，包括：

不锈钢一体化壳体，其内部安装有地震检波器；

调节电路，其设置在所述地震检波器的上方，包括从上到下依次信号连接的接口电路板、数字电路板和模拟电路板，所述模拟电路板与所述地震检波器信号连接；

插头，其安装在所述不锈钢一体化壳体的上端，所述接口电路板与所述插头信号连接。

采用不锈钢全密封工艺设计的一体化壳体有效提高了防水性能；调节电路分层设置，便于区分和安装，节省空间。

优选的是，所述的数字化低频振动传感器中，所述接口电路板、数字电路板和模拟电路板之间的连接方式为：插针式硬连接，确保了各电路板可靠连接，避免了使用电线导致的易折易断现象的发生。

优选的是，所述的数字化低频振动传感器中，所述地震检波器上方还设置有压板，所述压板通过抬高柱与所述模拟电路板连接，提高模拟电路板与压板连接的可靠性。

优选的是，所述的数字化低频振动传感器中，所述接口电路板通过信号连接器与所述插头下端信号连接，便于信号的传输。

优选的是，所述的数字化低频振动传感器中，所述插头为欧式防水航空插头，提高防水性能。

优选的是，所述的数字化低频振动传感器中，所述不锈钢一体化壳体底部密封，上端设置有上盖，所述上盖中部设置有开口，所述插头上部固定在所述开口处。只保留壳体和上盖两部分，采用激光焊接技术实现上盖与壳体的密封连接，确保了整体无缝对接。

优选的是，所述的数字化低频振动传感器中，所述数字电路板为微控制单元信号补偿滤波电路板。

优选的是，所述的数字化低频振动传感器中，所述模拟电路板为信号放大电路板。

优选的是，所述的数字化低频振动传感器中，所述不锈钢一体化壳体的高度为75～100mm，直径为30～40mm，减小了整个装置的体积。

优选的是，所述的数字化低频振动传感器中，所述不锈钢一体化壳体的高度为87mm，直径为32.5mm。

本实用新型至少包括以下有益效果：以接口电路板、数字电路板和模拟电路板为硬件基础，在实现传感器数字化的低频补偿、滤波和积分的同时，改进了传感器的特性，方便参数调整，便于在小空间的安装使用；采用不锈钢全密封工艺设计的一体化壳体，下端口无盖，有效提高了防水性能；接口电路板、数字电路板和模拟电路板之间采用插针式硬连接，确保了各电路板可靠连接，避免了使用电线导致的易折易断现象的发生，且分层放置，有效区分了模拟层、数字层和输出接口层。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为传统磁电式低频振动传感器结构示意图；

图2是传统磁电式低频振动传感器电路的工作原理图；

图3是传统磁电式低频振动传感器的地震检波器的结构示意图；

图4是本实用新型所述的数字化低频振动传感器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图4所示，本实用新型提供一种数字化低频振动传感器，包括：不锈钢一体化壳体1，其内部底端安装有地震检波器2，地震检波器的型号根据实际需要选择，壳体表面采用激光丝印，壳体底部密封，仅在顶部开设安装孔，安装地震检波器时从顶部安装孔装入。调节电路3，其设置在所述地震检波器的上方，包括从上到下依次信号连接的接口电路板31、数字电路板32和模拟电路板33，所述模拟电路板与所述地震检波器信号连接，即地震检波器的输出信号接入模拟电路板。插头4，其安装在所述不锈钢一体化壳体的上端，所述接口电路板与所述插头信号连接，即接口电路板将信号输送至插头。

所述的数字化低频振动传感器中，所述接口电路板、数字电路板和模拟电路板之间的连接方式为：插针式硬连接。接口电路板和数字电路板之间，数字电路板和模拟电路板之间均安装有至少两个插针连接件5。

所述的数字化低频振动传感器中，所述地震检波器上方还设置有压板6，所述压板通过抬高柱7与所述模拟电路板连接，抬高柱设置为至少两个，分别设置在模拟电路板的下方周边。数字电路板和模拟电路板也可通过接口电路板与防水航空插头直接焊接相连接，即整体电路系统通过防水航空插头的焊接悬浮于壳体上端，压板仅起到固定地震检波器的作用，不再连接模拟电路板。

所述的数字化低频振动传感器中，所述接口电路板通过信号连接器8与所述插头下端信号连接，信号经信号连接器由接口电路板传送至插头。

所述的数字化低频振动传感器中，所述插头为欧式防水航空插头。

所述的数字化低频振动传感器中，所述不锈钢一体化壳体底部密封，上端设置有上盖9，所述上盖中部设置有开口91，所述插头上部固定在所述开口处。上盖与壳体采用激光焊接技术，确保整体无缝对接。

所述的数字化低频振动传感器中，所述数字电路板为微控制单元信号补偿滤波电路板，以完成对信号的低频补偿、滤波和积分等环节，再将处理好的信号通过插针传送给接口电路板。

所述的数字化低频振动传感器中，所述模拟电路板为信号放大电路板，以对信号进行隔直放大，并通过插针将隔直放大后的信号传送给数字电路板。

所述的数字化低频振动传感器中，所述不锈钢一体化壳体的高度为75～100mm，直径为30～40mm。

所述的数字化低频振动传感器中，所述不锈钢一体化壳体的高度为87mm，直径为32.5mm。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种数字化低频振动传感器，其特征在于，包括：

不锈钢一体化壳体，其内部安装有地震检波器；

调节电路，其设置在所述地震检波器的上方，包括从上到下依次信号连接的接口电路板、数字电路板和模拟电路板，所述模拟电路板与所述地震检波器信号连接；

插头，其安装在所述不锈钢一体化壳体的上端，所述接口电路板与所述插头信号连接。

2.如权利要求1所述的数字化低频振动传感器，其特征在于，所述接口电路板、数字电路板和模拟电路板之间的连接方式为：插针式硬连接。

3.如权利要求1所述的数字化低频振动传感器，其特征在于，所述地震检波器上方还设置有压板，所述压板通过抬高柱与所述模拟电路板连接。

4.如权利要求1所述的数字化低频振动传感器，其特征在于，所述接口电路板通过信号连接器与所述插头下端信号连接。

5.如权利要求4所述的数字化低频振动传感器，其特征在于，所述插头为欧式防水航空插头。

6.如权利要求1所述的数字化低频振动传感器，其特征在于，所述不锈钢一体化壳体底部密封，上端设置有上盖，所述上盖中部设置有开口，所述插头上部固定在所述开口处。

7.如权利要求1所述的数字化低频振动传感器，其特征在于，所述数字电路板为微控制单元信号补偿滤波电路板。

8.如权利要求1所述的数字化低频振动传感器，其特征在于，所述模拟电路板为信号放大电路板。

9.如权利要求1所述的数字化低频振动传感器，其特征在于，所述不锈钢一体化壳体的高度为75～100mm，直径为30～40mm。

10.如权利要求9所述的数字化低频振动传感器，其特征在于，所述不锈钢一体化壳体的高度为87mm，直径为32.5mm。