CN207622898U - 部件状态检测的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种部件状态检测的装置，包括压电薄膜传感器以及对震动信号进行分析的信号分析设备；通过将压电薄膜传感器紧贴于部件或者内嵌于部件，采集部件的震动信号并传输至信号分析设备，信号分析设备分析震动信号的频率、振幅和/或振幅变化，实现对部件震动时的震动信号进行检测。本实用新型中提供的部件状态检测的装置，可以识别部件是否正常工作。

Description

部件状态检测的装置

技术领域

本实用新型涉及检测设备领域，特别涉及一种部件状态检测的装置。

背景技术

日常生活中，大多数部件在使用较长时间之后，部件都会发生疲劳、破坏等，若发生疲劳、破坏等不正常之后，则无法继续工作；若继续工作，则容易带来安全隐患。例如，建筑玻璃长期使用之后发生破裂，电机主轴、汽轮机轴承、火车轮毂长期使用之后发生破坏等。因此，需要对这些部件进行检测，判断其是否工作正常。

在一些重要部件上安装加速度传感器以侦测其震动，判断部件是否工作正常，比如电机主轴、汽轮机轴承等，这样的检测并不要求部件共振，只是观察其工作中的震动是否正常，对于检测部件是否工作正常不够准确、简单。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种部件状态检测的装置，旨在检测部件震动时的震动信号。

本实用新型提出一种部件状态检测的装置，包括压电薄膜传感器以及对震动信号进行分析的信号分析设备；

所述压电薄膜传感器紧贴于部件或者内嵌于部件，用于采集部件的震动信号并将所述震动信号传输至所述信号分析设备，所述信号分析设备分析所述震动信号的频率、振幅和/或振幅变化。

进一步地，所述部件状态检测的装置包括第一无线通讯模块，所述第一无线通讯模块电连接所述压电薄膜传感器将所述压电薄膜传感器采集的震动信号无线传输至所述信号分析设备。

进一步地，所述部件状态检测的装置还包括第二无线通讯模块，所述第二无线通讯模块设置于所述信号分析设备上，并将所述信号分析设备的分析结果无线传输至终端设备。

进一步地，所述第二无线通讯模块包括NFC模块、蓝牙模块、WIFI模块、NBIOT通讯模块。

进一步地，所述信号分析设备包括振动频率测量仪。

进一步地，还包括激励装置，所述激励装置激励所述部件产生震动。

进一步地，所述激励装置包括震动装置，所述震动装置用于连接所述部件。

进一步地，所述激励装置包括高压脉冲装置，所述高压脉冲装置电连接所述压电薄膜传感器。

本实用新型中提供的部件状态检测的装置，具有以下有益效果：

本实用新型中提供的部件状态检测的装置，包括压电薄膜传感器以及对震动信号进行分析的信号分析设备；通过将压电薄膜传感器紧贴于部件或者内嵌于部件，采集部件的震动信号并传输至信号分析设备，信号分析设备分析震动信号的频率、振幅和/或振幅变化，实现对部件震动时的震动信号进行检测，从而识别部件是否正常工作。

附图说明

图1是本实用新型一实施例中的部件状态检测的装置结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例中的部件状态检测的装置结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”“上述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

参照图1，为本实用新型一实施例中的部件状态检测的装置结构示意图。

本实用新型一实施例中提出一种部件状态检测的装置，包括压电薄膜传感器10以及对震动信号进行分析的信号分析设备20；该震动信号由部件自身的震动产生(例如行驶中火车轮毂产生的震动信号)，或者是部件在外在条件的触发下发生震动而产生震动信号。

上述压电薄膜传感器10紧贴于部件或者内嵌于部件，用于采集部件的震动信号并将上述震动信号传输至上述信号分析设备20，上述信号分析设备20分析上述震动信号的频率、振幅和/或振幅变化。

本实施例中待检测的部件包括建筑玻璃、电机主轴、汽轮机轴承、火车轮毂、汽车车桥等待检测部件，其在长期工作使用时，容易发生疲劳、破坏等导致无法继续正常工作，因此需要对重要部件进行检测其是否工作正常，以免带来安全隐患。压电薄膜传感器10具有压电薄膜的传感器。

在本实施例中，压电薄膜具有受到震动引起的弯曲、拉伸时会产生电信号的特性。将压电薄膜传感器10紧贴或者内嵌于待检测部件，待检测部件震动之后产生谐振，并带动压电薄膜一起谐振，从而使压电薄膜产生电信号，该电信号的产生由部件的谐振引发，该电信号即代表待检测部件的震动信号，压电薄膜传感器10将该震动信号(电信号)传输至信号分析设备20，信号分析设备20对该震动信号进行分析，分析出震动信号的频率、振幅和/或振幅变化等。在信号分析设备20分析出结果之后，便可以与正常的相同部件的谐振状态进行对比，从而判断出上述待检测的部件是否工作正常；例如，火箭发射时，获取每个阶段火箭的震动信号，进行分析，并与已知的火箭发射时不同阶段的震动信号进行对比，判断火箭是否处于正常。或者还可以是获取多个相同部件的震动信号，进行分析对比，找出其中一部分分析结果与其它部件不同的部件，作为判断部件是否正常的依据。本实施例中直接感测待检测部件共振的改变，检测过程简单明了。因此，本实施例中的部件状态检测的装置可以作为检测部件是否工作正常的有效基础设备。

具体地，上述压电薄膜传感器10为PVDF(聚偏氟乙烯)压电薄膜传感器。PVDF压电薄膜传感器可以实现电致伸缩，也可以因形变而产生电信号。PVDF压电薄膜传感器紧贴或者内嵌于待检测部件，使用一个或连续多个高压脉冲对上述PVDF压电薄膜传感器进行激励，使得PVDF压电薄膜传感器产生震动，从而触发待检测部件震动；然后停止高压脉冲的激励，待检测部件的震动产生延续，即待检测部件的谐振，待检测部件后续的谐振触发PVDF压电薄膜传感器产生电信号，该电信号即代表待检测部件的震动信号，对该电信号进行分析，则可以分析出待检测部件的谐振状态，例如其谐振下的频率、振幅和/或振幅变化等。

在本实施例中，将本实施例中的部件状态检测的装置集成设置于待检测部件上，则可以实现部件的工作状态自我识别。优选地，还可以设置报警装置，当上述部件状态检测的装置检测出部件处于非正常状态时，则控制报警装置发出警告信号，对工作人员进行提醒。进一步地，还可以设置与上述部件状态检测的装置电连接的启停装置(如启停开关)，当上述部件状态检测的装置检测出部件处于非正常状态时，发出停止信号至启停装置，上述启停装置再控制部件停止工作，避免带来安全隐患。比如，上述部件状态检测的装置连接汽车轮毂以及启停开关，启停开关连接汽车轮毂的传动装置；当检测出汽车轮毂处于非正常状态时，启停开关则控制传动装置停止工作。

本实施例中，上述信号分析设备20包括频率测定仪、振动频率测量仪等分析震动频率、振幅的设备。

参照图2，本实施例中，上述部件状态检测的装置包括第一无线通讯模块11，上述第一无线通讯模块11电连接上述压电薄膜传感器10将上述压电薄膜传感器10采集的震动信号无线传输至上述信号分析设备20。上述第一无线通讯模块11包括NFC模块、蓝牙模块、WIFI模块、NBIOT通讯模块等无线通讯模块。上述压电薄膜传感器10也可以通过信号线连接上述信号分析设备20。

本实施例中，上述部件状态检测的装置还包括第二无线通讯模块21，上述第二无线通讯模块21设置于上述信号分析设备20上，并将上述信号分析设备20的分析结果无线传输至终端设备。例如，上述第二无线通讯模块21可以将上述分析出的震动信号的频率、振幅和/或振幅变化无线传输至终端设备，终端设备则可以识别上述部件是否工作正常；或者，上述信号分析设备20分析出震动信号的频率、振幅和/或振幅变化之后，再识别出部件是否工作正常，然后通过上述第二无线通讯模块21将识别的结果无线传输至终端设备，实现自动上报工作状态，具有智能化。

本实施例中，上述第二无线通讯模块21包括NFC模块、蓝牙模块、WIFI模块、NBIOT通讯模块等无线通讯模块。

本实施例中，部件状态检测的装置还包括激励装置，所述激励装置激励所述部件产生震动，使得部件产生震动信号，压电薄膜传感器10便可以采集该震动信号发送至信号分析设备20。

在一实施例中，所述激励装置包括震动装置，所述震动装置用于连接所述部件，所述震动装置产生震动从而触发部件震动。

在另一实施例中，所述激励装置包括高压脉冲装置，所述高压脉冲装置电连接所述压电薄膜传感器10。高压脉冲装置对上述压电薄膜传感器10进行激励，压电薄膜传感器10实现电致伸缩从而促使待检测部件震动。

本实用新型一实施例中还提供了部件状态检测的装置的检测方法，基于上述任一实施例中的部件状态检测的装置，上述部件状态检测的装置包括压电薄膜传感器10以及对震动信号进行分析的信号分析设备20，上述压电薄膜传感器10信号连接上述信号分析设备20；上述方法包括以下步骤：

步骤S10，通过紧贴于部件或者内嵌于部件的上述压电薄膜传感器10采集部件的震动信号并将上述震动信号传输至上述信号分析设备20；该震动信号由部件自身的震动产生，或者是部件在外在条件的触发下发生震动而产生震动信号。

步骤S20，上述信号分析设备20接收上述震动信号，并分析上述震动信号的频率、振幅和/或振幅变化。

本实施例中待检测的部件包括建筑玻璃、电机主轴、汽轮机轴承、火车轮毂、汽车车桥等待检测部件，其在长期工作使用时，容易发生疲劳、破坏等导致无法继续正常工作，因此需要对重要部件进行检测其是否工作正常，以免带来安全隐患。压电薄膜传感器10具有压电薄膜的传感器。本实施例中的部件状态检测的装置如上述任一实施例中所述，在此不再进行赘述。

在本实施例中，通过压电薄膜传感器10紧贴于部件或者内嵌于待检测部件，用于采集部件的震动信号并将上述震动信号传输至上述信号分析设备20，上述信号分析设备20分析上述震动信号的频率、振幅和/或振幅变化等。在信号分析设备20分析出结果之后，便可以与正常的相同部件的谐振状态进行对比，从而判断出上述待检测的部件是否工作正常；例如，火箭发射时，获取每个阶段火箭的震动信号，进行分析，并与已知的火箭发射时不同阶段的震动信号进行对比，判断火箭是否处于正常。或者还可以是获取多个相同部件的震动信号，进行分析对比，找出其中一部分分析结果与其它部件不同的部件，作为判断部件是否正常的依据。本实施例中直接感测待检测部件共振的改变，检测过程简单明了。

在本实施例中，上述通过紧贴于部件或者内嵌于部件的上述压电薄膜传感器10采集部件的震动信号并将上述震动信号传输至上述信号分析设备20的步骤S10之前，还包括：

步骤S1，通过激励装置对所述部件进行激励，使所述部件产生震动信号。

具体地，本实施例中的激励装置包括震动装置以及高压脉冲装置，所述震动装置用于连接所述部件使部件产生震动；所述高压脉冲装置电连接所述压电薄膜传感器。

优选地，可通过高压脉冲装置产生一个或连续多个高压脉冲对压电薄膜传感器10进行驱动，压电薄膜传感器10实现电致伸缩从而促使待检测部件震动。

在本实施例中，压电薄膜具有受到震动引起的弯曲、拉伸时会产生电信号的特性。将压电薄膜传感器10紧贴或者内嵌于待检测部件，通过一个或连续多个高压脉冲对压电薄膜传感器10进行驱动，压电薄膜传感器10实现电致伸缩从而促使待检测部件震动，停止驱动，待检测部件震动之后产生谐振，并带动压电薄膜一起谐振，从而使压电薄膜产生电信号，该电信号的产生由部件的谐振引发，该电信号即代表待检测部件的震动信号，压电薄膜传感器10将该震动信号(电信号)传输至信号分析设备20，信号分析设备20对该震动信号进行分析，分析出震动信号的频率、振幅和/或振幅变化等。在信号分析设备20分析出结果之后，便可以与正常的相同部件的谐振状态进行对比，从而判断出上述待检测的部件是否工作正常；或者还可以是获取多个相同部件的震动信号，进行分析对比，找出其中一部分分析结果与其它部件不同的部件，作为判断部件是否正常的依据。本实施例中直接感测待检测部件共振的改变，检测过程简单明了。因此，本实施例中的部件状态检测的方法可以作为检测部件是否工作正常的有效方法。

具体地，上述压电薄膜传感器10为PVDF压电薄膜传感器。PVDF压电薄膜传感器10可以实现电致伸缩，也可以因形变而产生电信号。PVDF压电薄膜传感器紧贴或者内嵌于待检测部件，使用一个或连续多个高压脉冲对上述PVDF压电薄膜传感器进行激励，使得PVDF压电薄膜传感器产生震动，从而触发待检测部件震动；然后停止高压脉冲的激励，待检测部件的震动产生延续，即待检测部件的谐振，待检测部件后续的谐振触发PVDF压电薄膜传感器产生电信号，该电信号即代表待检测部件的震动信号，对该电信号进行分析，则可以分析出待检测部件的谐振状态，例如其谐振下的频率、振幅和/或振幅变化等。

本实施例中，上述信号分析设备20包括频率测定仪、振动频率测量仪等分析震动频率、振幅的设备。

上述信号分析设备20接收上述震动信号，并分析上述震动信号的频率、振幅和/或振幅变化的步骤S20之后包括：

步骤S30，将上述信号分析设备20的分析结果按照指定条件进行对比，识别上述部件是否处于正常状态。在信号分析设备20对震动信号进行分析之后，便可以按照指定条件进行对比，以识别上述部件是否处于正常状态。

具体地，上述步骤S30之后包括：

步骤S40，通过设置于上述信号分析设备20上的第二无线通讯模块21将分析结果或识别的结果发送至终端设备。例如，上述第二无线通讯模块21可以将上述分析出的震动信号的频率、振幅和/或振幅变化无线传输至终端设备，终端设备则可以识别上述部件是否工作正常；或者，上述信号分析设备20分析出震动信号的频率、振幅和/或振幅变化之后，再识别出部件是否工作正常，然后通过上述第二无线通讯模块21将识别的结果无线传输至终端设备，实现自动上报工作状态，具有智能化，便于终端设备对部件状态进行统一管理。

在本实施例中，将上述部件状态检测的装置集成设置于待检测部件上，则可以实现部件的工作状态自我识别。优选地，还可以设置报警装置，当上述部件状态检测的装置检测出部件处于非正常状态时，则控制报警装置发出警告信号，对工作人员进行提醒。进一步地，还可以设置与上述部件状态检测的装置电连接的启停装置(如启停开关)，当上述部件状态检测的装置检测出部件处于非正常状态时，发出停止信号至启停装置，上述启停装置再控制部件停止工作，避免带来安全隐患。比如，上述部件状态检测的装置连接汽车轮毂以及启停开关，启停开关连接汽车轮毂的传动装置；当检测出汽车轮毂处于非正常状态时，启停开关则控制传动装置停止工作。

部件正常状态与非正常状态下，其震动后产生的谐振状态会有所不同，通过上述信号分析设备20分析出震动信号的结果之后，与正常部件谐振状态下的频率、振幅和/或振幅变化进行对比，便可以识别上述部件是否处于正常状态。

因此，在一实施例中，上述将所述信号分析设备20的分析结果按照指定条件进行对比，识别所述部件是否处于正常状态的步骤S30具体包括：

将所述信号分析设备20的分析结果与预设正常部件谐振状态下的频率、振幅和/或振幅变化进行对比，识别所述部件是否处于正常状态。例如，可以预先测量正常部件谐振状态下频率、振幅和/或振幅变化并保存在数据库中，或者预先记录正常部件在不同运动状态下的震动信号属性(如火箭发射不同阶段的震动信号)。

在另一实施例中，所述压电薄膜传感器10可以采集多个相同部件的震动信号并将所述震动信号传输至所述信号分析设备20。

上述将所述信号分析设备的分析结果按照指定条件进行对比，识别所述部件是否处于正常状态的步骤S30具体包括：

所述信号分析设备20对多个相同部件产生的震动信号进行分析，将分析结果进行比较，找出不同分析结果的部件，识别多个相同部件是否处于正常状态。正常状态下部件的震动信号的属性(频率、振幅等)往往会相同或相似，处于不正常状态时则其震动信号的属性也会大不相同，因此，对比多个相同部件产生震动时的震动信号属性，找出与其他部件差异较大的部件，则可以判断其为不正常的部件，以此作为判断部件是否处于正常的依据。

综上所述，为本实用新型实施例中提供的部件状态检测的装置，包括压电薄膜传感器10以及对震动信号进行分析的信号分析设备20；通过将压电薄膜传感器10紧贴于部件或者内嵌于部件，采集部件的震动信号并传输至信号分析设备20，信号分析设备20分析震动信号的频率、振幅和/或振幅变化，实现对部件震动时的震动信号进行检测，从而识别部件是否正常工作。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种部件状态检测的装置，其特征在于，包括压电薄膜传感器以及对震动信号进行分析的信号分析设备；

所述压电薄膜传感器紧贴于部件或者内嵌于部件，用于采集部件的震动信号并将所述震动信号传输至所述信号分析设备，所述信号分析设备分析所述震动信号的频率、振幅和/或振幅变化。

2.根据权利要求1所述的部件状态检测的装置，其特征在于，所述部件状态检测的装置包括第一无线通讯模块，所述第一无线通讯模块电连接所述压电薄膜传感器将所述压电薄膜传感器采集的震动信号无线传输至所述信号分析设备。

3.根据权利要求1所述的部件状态检测的装置，其特征在于，所述部件状态检测的装置还包括第二无线通讯模块，所述第二无线通讯模块设置于所述信号分析设备上，并将所述信号分析设备的分析结果无线传输至终端设备。

4.根据权利要求3所述的部件状态检测的装置，其特征在于，所述第二无线通讯模块包括NFC模块、蓝牙模块、WIFI模块、NBIOT通讯模块。

5.根据权利要求1所述的部件状态检测的装置，其特征在于，所述信号分析设备包括振动频率测量仪。

6.根据权利要求1-5任一项所述的部件状态检测的装置，其特征在于，还包括激励装置，所述激励装置激励所述部件产生震动。

7.根据权利要求6所述的部件状态检测的装置，其特征在于，所述激励装置包括震动装置，所述震动装置用于连接所述部件使部件产生震动。

8.根据权利要求6所述的部件状态检测的装置，其特征在于，所述激励装置包括高压脉冲装置，所述高压脉冲装置电连接所述压电薄膜传感器。