CN207600751U - 一种履带车辆发动机故障检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种履带车辆发动机故障检测装置，待检测发动机，用于被检查；压电加速度传感器模块，用于接触待检测发动机并且接受待检测发动机的振动信号；电荷放大器，将压电加速度传感器模块的输出电荷信号Q转换成电压信号V；数据采集模块，对压电加速度传感器模块的信号进行采集；数据处理芯片MCU，对数据采集模块采集的信号进行内部计算；显示模块，对数据处理芯片MCU计算出的结果进行显示。有益效果：本实用新型的一种履带车辆发动机故障检测装置，具有信号采集、对信号的处理与分析、提取故障特征值、故障诊断和分类。

Description

一种履带车辆发动机故障检测装置

技术领域

本实用新型具体涉及一种履带车辆发动机故障检测装置。

背景技术

目前，发动机故障诊断技术是近些年发展起来的新学科；随着电子技术、计算机技术的发展，故障诊断技术有了很大提高；近年来，传感技术，信号处理技术，如各种谱分析技术，人工智能技术，如人工神经网络、专家系统等，这些技术的应用使得设备故障诊断技术更加完善；针对发动机的机械故障诊断研究主要采用的方法包括基于振动信号分析法、基于压力测试法、转速测试法、油液光谱铁谱分析法等，新型底盘发动机，系统集成度高、内部结构复杂、工作环境恶劣、装配精度要求高，工艺过程复杂，拆卸难度大，列装后将面临难以快速对已出现故障进行准确判断，保障力不足的困难。

实用新型内容

针对现有技术中的不足，本实用新型提供一种履带车辆发动机故障检测装置。

一种履带车辆发动机故障检测装置，待检测发动机，用于被检查；

压电加速度传感器模块，用于接触待检测发动机并且接受待检测发动机的振动信号；

电荷放大器，将压电加速度传感器模块的输出电荷信号Q转换成电压信号V；

数据采集模块，对压电加速度传感器模块的信号进行采集；

数据处理芯片MCU，对数据采集模块采集的信号进行内部计算；

显示模块，对数据处理芯片MCU计算出的结果进行显示。

优选的，所述发动机故障检测装置还包括电源模块；所述电源模块与压电加速度传感器模块、电荷放大器、数据采集模块和显示模块电性连接；其中，所述电源模块为12v直流蓄电池。

优选的，所述压电加速度传感器模块采用压电加速度传感器，其型 号为LDT0-028K；其中，所述LDT0-028K采用悬臂梁结构，一端由端子引出信号，一端固定质量块。

优选的，所述电荷放大器由运算放大器和反馈网络组成，其采用Intersil公司CA3140高阻运算放大器，其输入阻抗为1.5T，输入电容为4pF，增益带宽为4.5MHz，宽带等效输入噪声电压为48μV，转换速率为9V/μS，供电电压为±15v。

优选的，所述数据采集模块采用M新动力的AD7606；所述M新动力的AD7606为16位同步采样模数数据采集系统(DAS)，一款集成式8通道数据采集系统；AD7606采用5V单电源供电，不再需要正负双电源，并支持真正±10V或±5V的双极性信号输。

优选的，所述数据处理芯片MCU为STM32F407ZGT6。

优选的，所述显示模块为USARTHMI智能串口屏；所述USARTHMI智能串口屏实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。

有益效果：本实用新型的一种履带车辆发动机故障检测装置，具有信号采集、对信号的处理与分析、提取故障特征值、故障诊断和分类。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型的模块结构示意图。

图2为本实用新型的整体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1和图2所示，本实用新型的一种履带车辆发动机故障检测装置，其包括压电加速度传感器模块、电荷放大器、数据采集模块、数据处理芯片MCU和显示模块；其中，待检测发动机，用于被检查；压电加速度传感器模块，用于接触待检测发动机并且接受待检测发动机的振动信号；电荷放大器，将压电加速度传感器模块的输出电荷信号Q转换成电压信 号V；数据采集模块，对压电加速度传感器模块的信号进行采集；数据处理芯片MCU，对数据采集模块采集的信号进行内部计算；显示模块，对数据处理芯片MCU计算出的结果进行显示；所述发动机故障检测装置还包括电源模块；所述电源模块与压电加速度传感器模块、电荷放大器、数据采集模块和显示模块电性连接；其中，所述电源模块为12v直流蓄电池，电池容量2800mAh。

本实用新型的一种履带车辆发动机故障检测装置，所述压电加速度传感器模块采用压电加速度传感器，其型号为LDT0-028K；LDT0-028K是一款具有良好柔韧性的传感器，采用28μm的压电薄膜，其上丝印银浆电极，薄膜被层压在0.125mm聚酯基片上，电极由两个压接端子引出。当压电薄膜在垂直方向受到外力作用偏离中轴线时，会在薄膜上产生很高的应变因而会有高电压输出；当直接作用于产品而使其变形时，LDT0就可以作为一个柔性开关，所产生的输出足以直接触发MOSFET和CMOS电路；如果元件由引出端支撑并自由振动，该元件就像加速度计或者振动传感器。增加质量块或者改变元件的自由长度都会影响传感器的谐振频率和灵敏度，将质量块偏离轴线可以得到多轴响应。LDTM-028K采用悬臂梁结构，一端由端子引出信号，一端固定质量块，是一款能在低频下产生高灵敏度的振动传感器。

本实用新型的一种履带车辆发动机故障检测装置，上述LDT0-028K压电加速度传感器是一种典型的无源传感器，本身具有很高的输入阻抗，而输出功率极微弱要拾取这样的信号，首先经电荷放大器转变为低内阻电压信号，再经适调放大后达到0～5V电压信号，再输出给数据采集器；要求电荷放大器中运算放大器具有非常高的输入阻抗,使微弱的输入传号不致泄漏掉，所述电荷放大器由运算放大器和反馈网络组成，其采用Intersil公司CA3140高阻运算放大器，其输入阻抗为1.5T，输入电容为4pF，增益带宽为4.5MHz，宽带等效输入噪声电压为48μV，转换速率为9V/μS，供电电压为±15v，而且，所述这是一种具有卓越性能的运算放大器，具有广泛的应用范围，常用于各类放大器、有源滤波器、 比较器等电路设计中。为了保证精度，反馈电容采用稳定性及绝缘电阻高的精密聚苯乙烯电容。

本实用新型的一种履带车辆发动机故障检测装置，所述数据采集模块采用M新动力的AD7606；其中，所述A606是16位同步采样模数数据采集系统(DAS)，一款集成式8通道数据采集系统；片上集成模拟输入箝位保护、二阶抗混叠滤波器、跟踪保持放大器、16位电荷再分配逐次逼近型ADC内核、数字滤波器、2.5V基准电压源及缓冲、高速串行和并行接口；AD7606采用5V单电源供电，不再需要正负双电源，并支持真正±10V或±5V的双极性信号输。所有的通道均能以高达200kSPS的速率进行采样，同时输入端箝位保护电路可以承受最高达±16.5V的电压。

本实用新型的一种履带车辆发动机故障检测装置，所述数据处理芯片MCU为STM32F407ZGT6，该芯片是STM32F407里面配置非常强大的了，它拥有的资源包括：集成FPU和DSP指令，并具有指令，并具有192KB SRAM、1024KBFLASH、12个16位定时器、2个32位定时器、2个DMA控制器(共16个通道)、3个SPI、2个全双工I2S、3个IIC、6个串口、2个USB(支持HOST/SLAVE)、2个CAN、3个12位ADC、2个12位DAC、1个RTCRTCRTC(带日历功能)、1个SDIO接口、1个FSMC接口、1个10/100M以太网MAC控制器、1个摄像头接口、1个硬件随机数生成器、以及112112个通用IO口等。

本实用新型的一种履带车辆发动机故障检测装置所述显示模块为USARTHMI智能串口屏；其中，所述HMI是HumanMachineInterface的缩写，“人机接口”，也叫人机界面，人机界面是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换；凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面，USARTHMI智能串口屏就是设备封装好HMI的底层功能以后，通过串口(USART232)与用户MCU进行交互，比如MCU可以随时通过USART发指令通知设备切换某个页面或者改变某个组件的属性。设备也可以随时通过USART通知用户MCU操作者目前触摸了页面上的某个组件或者设备当前进入了某 个页面；

USARTHMI智能串口屏显示常用的接口类型有三种：RGB接口屏、MCU总线接口屏以及USARTHMI智能串口屏，相对于前两者，使用USARTHMI智能串口屏，用户的MCU不需要控制屏幕上的点阵，则部分工作由USART HMI智能串口屏内部的主控芯片完成，用户MCU只需要通过串口控制控件即可。在运行中用户MCU通过串口指令改变控件的属性，就可以改变屏幕上显示的内容。

测点选定

在本实用新型的一种履带车辆发动机故障检测装置的设计中，发动机工作状况的数据采集是很重要的，测点位置的选择对于不同工况能否表现出较强的敏感性有很大关系。

设置系统的测点位置时，应遵循以下原则：

(1)测量部位应为机械设备上对振动敏感性强的位置；

(2)发动机振动属于高频振动，只需对一个方向(径向)进行监测；

(3)测点选择时，环境条件也是考虑因素，为了保证测试数据的可靠性，应尽可能避免选择高温、温度差大的位置作为测试点；

(4)对选定的测试点应作个编号，以便在不同状况下采集数据时更有可比性，同时也便于记录。

从理论上来说，柴油机的缸体、缸盖罩及曲轴箱侧壁附近振动信号的敏感性比较强，这些地方都可以作为测点；在实验的前期准备过程中，由于柴油机工作过程中产生的热量比较大，为了保证信号的质量，传感器的底座必须具有很强的隔热性与绝缘性；将压电式振动加速度传感器安装在柴油发动机缸体上，对其产生的振动信号进行输出。

对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。

Claims (8)

1.一种履带车辆发动机故障检测装置，其特征在于，

待检测发动机，用于被检查；

压电加速度传感器模块，用于接触待检测发动机并且接受待检测发动机的振动信号；

电荷放大器，将压电加速度传感器模块的输出电荷信号Q转换成电压信号V；

数据采集模块，对压电加速度传感器模块的信号进行采集；

数据处理芯片MCU，对数据采集模块采集的信号进行内部计算；

显示模块，对数据处理芯片MCU计算出的结果进行显示。

2.根据权利要求1所述的发动机故障检测装置，其特征在于，所述发动机故障检测装置还包括电源模块；所述电源模块与压电加速度传感器模块、电荷放大器、数据采集模块和显示模块电性连接；其中，所述电源模块为12v直流蓄电池。

3.根据权利要求1所述的发动机故障检测装置，其特征在于，所述压电加速度传感器模块采用压电加速度传感器，其型号为LDT0-028K；其中，所述LDT0-028K采用悬臂梁结构，一端由端子引出信号，一端固定质量块。

4.根据权利要求1所述的发动机故障检测装置，其特征在于，所述电荷放大器由运算放大器和反馈网络组成，其采用Intersil公司CA3140高阻运算放大器，其输入阻抗为1.5T，输入电容为4pF，增益带宽为4.5MHz，宽带等效输入噪声电压为48μV，转换速率为9V/μS，供电电压为±15v。

5.根据权利要求1所述的发动机故障检测装置，其特征在于，所述数据采集模块采用M新动力的AD7606；所述M新动力的AD7606为16位同步采样模数数据采集系统(DAS)，一款集成式8通道数据采集系统；AD7606采用5V单电源供电，不再需要正负双电源，并支持真正±10V或±5V的双极性信号输。

6.根据权利要求1所述的发动机故障检测装置，其特征在于，所述数据处理芯片MCU为STM32F407ZGT6。

7.根据权利要求1所述的发动机故障检测装置，其特征在于，所述显示模块为USARTHMI智能串口屏；所述USART HMI智能串口屏实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。

8.根据权利要求1所述的发动机故障检测装置，其特征在于，所述发动机故障检测装置还包括底座，设置在底座中的压电加速度传感器模块、电荷放大器、数据采集模块、数据处理芯片MCU和显示模块，覆盖在上述装置中的面罩；所述底座上端外侧设置有扶手。