CN206618488U - 一种低频振动检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的是一种低频振动检测装置，主要针对于工业设备、建筑等振动的保护的振动检测装置。低频振动具有能量大，对物体破坏性强等特点。大幅度的低频振动将会对房屋、桥梁、大型机械设备等造成严重破坏。本低频振动检测装置主要用于检测这种振动，振动检测装置集成三轴加速度传感器，能够对三轴加速度传感器输出信号进行AD转换、数字滤波与关键信息提取，并将测量得到的数字信号送入PC上位计算机进行分析处理，当监测数据异常时自动报警。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是一种针对工业设备、建筑等振动的保护技术，具体的说是一种低频振动检测装置。
背景技术
低频振动具有能量大，对物体破坏性强等特点。如地震中房屋、桥梁倒塌，大型机械设备振动损坏等都是由于剧烈的低频振动引起的。大型电机高速运转时，内部工作机构异常会产生强劲低频振荡。桥梁在车辆通过时，也会产生强烈低频共振等待。当振动幅度过大后会产生破坏、对机械设备、桥梁等造成破坏，造成巨大的生命、财产损失。因此对低频振动进行检测非常必要。本装置就是一种用于监测这种剧烈低频振动的装置，对房屋、桥梁大型机械设备产生剧烈振动时进行警报，保护人员财产安全。
实用新型内容
本实用新型的目的是为解决上述问题，提供一种低频振动检测装置。本装置分为低频振动数据采集器、PC上位计算机数据处理单元两部分组成。低频振动数据采集器内部集成了三轴加速度传感器、模数转换器、X/Y/Z方向低通滤波器能立体全方向测量物体的振动数据。
本实用新型能够实现全天实时在线监控，还能对各种被检测设备的数据进行存储以便以后进行分析，能从各种历史数据分析中找出系统的缺陷和问题。对比分析历史数据和同类物体上找到不同。及时做出相应的保护和改进措施，有效减小损失。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种低频振动检测装置，包括安装盒，和设于安装盒内的振动数据采集电路板，所述振动数据采集电路板包括低频振动数据采集器，该低频振动数据采集器包括：三轴加速度传感器，输入端与三轴加速度传感器的输出端连接的X方向低通滤波器，输入端与X方向低通滤波器的输出端连接的第一ADC，输入端与第一ADC的输出端连接的高速DSP数据并行运算模块；
输入端与三轴加速度传感器的输出端连接的Y方向低通滤波器，输入端与Y方向低通滤波器的输出端连接的第二ADC，该第二ADC的输出端与高速DSP数据并行运算模块连接；
输入端与三轴加速度传感器的输出端连接的Z方向低通滤波器，输入端与Z方向低通滤波器的输出端连接的第三ADC，该第三ADC的输出端与高速DSP数据并行运算模块连接；
以及与高速DSP数据并行运算模块的输出端连接的PC上位计算机。
具体地，所述安装盒包括盒盖、盒身，和将振动数据采集电路板固定的固定螺丝，以及设于盒身的航空接口插座。
进一步地，所述安装盒采用铝压制而成，盒盖、盒身通过注胶与固定螺丝固定密封。
本实用新型采用低频振动数据采集器来进行振动数据采集。低频振动数据采集器输出的模拟振动信号经过8阶低通滤波后，经过高速ADC进行采集。ADC采集的数据进入高速DSP数据并行运算模块后输出振动信号的幅度和频率。
作为优选，所述第一ADC、第二ADC、第三ADC均采用ADI公司的100k/s采样率、14位分辨率、3mW低功耗ADC芯片AD7940BRM。
作为优选，高速DSP并行数据运算模块中，DSP芯片为德州仪器公司的TMS320F2801PZA。
本实用新型具有如下有益的效果：本实用新型结构简单可靠，安装方便，能够实现低频振动检测功能，使用范围广。
附图说明
图1为本实用新型低频振动数据采集器的系统结构拓扑。
图2为本实用新型振动数据处理流程图。
图3为本实用新型低频振动数据采集器的装配结构以及安装方式。
其中，附图标记所对应的名称：
1-三轴加速度传感器，2-X方向低通滤波器，3-第一ADC，4-高速DSP数据并行运算模块，5-监测数据，6-数字滤波，7-数据分析，8-历史数据，9-数据存储，10-数据图，11-盒盖，12-盒身，13-振动数据采集电路板，14-航空接口插座，15-固定螺丝。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型低频振动数据采集器的系统结构拓扑。
一种低频振动检测装置，包括安装盒，和设于安装盒内的振动数据采集电路板13，所述振动数据采集电路板13包括低频振动数据采集器，该低频振动数据采集器包括：三轴加速度传感器1，输入端与三轴加速度传感器1的输出端连接的X方向低通滤波器2，输入端与X方向低通滤波器2的输出端连接的第一ADC3，输入端与第一ADC3的输出端连接的高速DSP数据并行运算模块4；
输入端与三轴加速度传感器1的输出端连接的Y方向低通滤波器，输入端与Y方向低通滤波器的输出端连接的第二ADC，该第二ADC的输出端与高速DSP数据并行运算模块4连接；
输入端与三轴加速度传感器1的输出端连接的Z方向低通滤波器，输入端与Z方向低通滤波器的输出端连接的第三ADC，该第三ADC的输出端与高速DSP数据并行运算模块4连接。
图中三轴加速度传感器采用飞思卡尔的模拟输出加速度传感器，因为模拟量输出具有精度高加速度响应好等优点。首先通过X方向低通滤波器、Y方向低通滤波器、Z方向低通滤波器对模拟信号进行8阶低通滤波，低通滤波器滤除高频信号和外部干扰等信号。8阶低通滤波能有效保证信号输出完整性。ADC模数转换器采用12位高速ADC模拟量采集，能更好的将需要的加速度信号转换为数字信号方便存储和运算。高速DSP数据并行运算模块4对采集到的信号进行数学运算，将不同工作时间段和不同机器上的振动数据进行对比，就能很清晰看出工作异常时的加速度波形。对故障信号进行实时采集和存储分析就能找到发动机、安装底座、桥梁、轴承的缺陷。
图2为本实用新型振动数据处理流程图。
监测数据经AD转换、从低频振动数据采集器采集的监测数据5数字滤波6之后提取有用的数字化振动监测数据送入PC上位计算机进行数据分析7。在数据分析阶段，PC上位计算机一方面将数据存储9，并将当前数据与历史数据8进行对比分析，找出异常点，若经数据分析后采集的数据异常，表明当前房屋、桥梁、大型机械受振动异常，处于危险状态，上位机将发出报警信号。若经分析后数据无明显异常，表明当前状态安全。同时，PC上位计算机还能够将采集的数据绘制数据图10，实时监测房屋、桥梁、大型机械受低频振动状态。
图3为本实用新型低频振动数据采集器的装配结构以及安装方式。
本实用新型低频振动数据采集器的安装盒为铝制，安装盒由盒盖11、盒身12、航空接口插座14、为固定螺丝15组成，航空接口插座14设于盒身12。安装盒采用压铸工艺制成。盒体长宽高分别为163mm、52mm、40mm。振动数据采集电路板13安装在压铸铝安装盒底部，通过不锈钢固定螺丝15。盒盖11与盒身12之间采用橡胶条进行密封防水。压铸铝安装盒底部有固定螺钉孔，将不锈钢固定螺丝15和安装盒底座部固定在一起。
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解这些实施例是用于说明本实用新型而不是限制本实用新型的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
低频振动检测装置安装时，将低频振动数据采集器的安装盒盒身12底部紧贴被测物安装，低频振动检测装置的航空接口插座14连接数据线之后，经转换模块可连接至PC上位计算机。图3所示，低频振动检测装置的长与被测物一边平行，保证整个模块水平。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制。尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和保护范围。
Claims (5)
1.一种低频振动检测装置，其特征在于，包括安装盒，和设于安装盒内的振动数据采集电路板(13)，所述振动数据采集电路板(13)包括低频振动数据采集器，该低频振动数据采集器包括：三轴加速度传感器(1)，输入端与三轴加速度传感器(1)的输出端连接的X方向低通滤波器(2)，输入端与X方向低通滤波器(2)的输出端连接的第一ADC(3)，输入端与第一ADC(3)的输出端连接的高速DSP数据并行运算模块(4)；
输入端与三轴加速度传感器(1)的输出端连接的Y方向低通滤波器，输入端与Y方向低通滤波器的输出端连接的第二ADC，该第二ADC的输出端与高速DSP数据并行运算模块(4)连接；
输入端与三轴加速度传感器(1)的输出端连接的Z方向低通滤波器，输入端与Z方向低通滤波器的输出端连接的第三ADC，该第三ADC的输出端与高速DSP数据并行运算模块(4)连接；
以及与高速DSP数据并行运算模块(4)的输出端连接的PC上位计算机。
2.根据权利要求1所述的一种低频振动检测装置，其特征在于，所述安装盒包括盒盖(11)、盒身(12)，和将振动数据采集电路板(13)固定的固定螺丝(15)，以及设于盒身(12)的航空接口插座(14)。
3.根据权利要求2所述的一种低频振动检测装置，其特征在于，所述安装盒采用铝压制而成，盒盖(11)、盒身(12)通过注胶与固定螺丝(15)固定密封。
4.根据权利要求1所述的一种低频振动检测装置，其特征在于，所述第一ADC、第二ADC、第三ADC均采用AD7940BRM芯片。
5.根据权利要求1所述的一种低频振动检测装置，其特征在于，所述高速DSP数据并行运算模块采用TMS320F2801PZA芯片。
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2017
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