CN209841176U - 一种振动温度复合传感器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及传感器技术领域，具体涉及一种振动温度复合传感器，其包括振动传感器主体以及与所述振动传感器主体连接的温度传感器主体，所述振动传感器主体包括第一外壳以及设置于所述第一外壳内部的振动传感组件，所述振动传感组件外设置有屏蔽罩，所述屏蔽罩与所述第一外壳之间设置有绝缘层。本实用新型的振动温度复合传感器绝缘耐压能力较强、工作稳定性较强，能够增强工作寿命。

Description

一种振动温度复合传感器
技术领域
本实用新型涉及传感器技术领域，具体涉及一种振动温度复合传感器。
背景技术
高铁列车齿轮箱是高速列车动力传动的关键设备，是高速动车组的十大配套技术之一，也是动车组传动系统中最重要的传动环节之一，对精度和可靠性的要求高，高铁列车齿轮箱的健康程度对行车安全影响巨大。
在齿轮箱故障诊断中，可用于检测和诊断的信息很多，其中振动信号能够迅速、直接地反映齿轮箱的运行状态，据统计，70％以上的故障都是以振动形式表现出来的；同时，随着列车运行速度的提高及运行环境的不断变化，齿轮箱的温度场也在不断变化，过高或过低的温度都会对齿轮箱的运行造成不利的影响；另外，高铁上电器设备众多、工作环境复杂，为避免用于齿轮箱诊断的仪器设备被高压击穿，故对这类设备通常具有绝缘耐高压的技术要求。但是通常现有技术中能够同时测量齿轮箱振动和温度的复合传感器耐压能力较差、工作稳定性较差，影响工作寿命。
实用新型内容
因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的能够同时测量齿轮箱振动和温度的复合传感器耐压能力较差、工作稳定性较差以及影响工作寿命的技术缺陷，从而提供一种耐压能力较强、工作稳定性较强、增强工作寿命的振动温度复合传感器。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：
一种振动温度复合传感器，包括振动传感器主体以及与所述振动传感器主体连接的温度传感器主体，所述振动传感器主体包括第一外壳以及设置于所述第一外壳内部的振动传感组件，所述振动传感组件外设置有屏蔽罩，所述屏蔽罩与所述第一外壳之间设置有绝缘层。
上述振动温度复合传感器，所述绝缘层包括：绝缘垫片，设置于所述振动传感组件底部并与所述第一外壳接触，所述绝缘垫片与所述屏蔽罩的开口处连接形成用于承载所述振动传感组件的承载腔；灌封胶，填充于所述屏蔽罩与所述第一外壳之间。
上述振动温度复合传感器，所述振动传感组件包括：支架，设置于所述绝缘垫片远离所述第一外壳的一面，所述支架远离所述绝缘垫片的一面设置有柱形凸起；压电陶瓷，呈环形设置并套设于所述柱形凸起上；质量块，具有与所述压电陶瓷适配的凹槽结构，所述压电陶瓷设置于所述凹槽结构中；信号处理电路板，与所述质量块远离所述绝缘垫片的一面间隔设置，并与所述屏蔽罩内壁连接，所述信号处理电路板连接有延伸出所述屏蔽罩设置的信号传输线。
上述振动温度复合传感器，所述屏蔽罩包括用于保护所述振动传感组件并支撑所述信号处理电路板的第一层结构以及用于屏蔽所述第一外壳对所述信号处理电路板干扰的第二层结构。
上述振动温度复合传感器，所述温度传感器主体为探针结构。
上述振动温度复合传感器，所述温度传感器主体包括与所述第一外壳连接的第二外壳以及设置于所述第二外壳内的热敏电阻，所述热敏电阻连接有延伸至所述第一外壳内部设置的信号传输线。
上述振动温度复合传感器，所述第二外壳内部填充有灌封胶。
上述振动温度复合传感器，还包括与所述第一外壳连接的12芯连接器以及通过信号传输线缆与所述12芯连接器连接的连接器，与所述信号处理电路板连接的信号传输线和与所述热敏电阻连接的信号传输线分别与所述12芯连接器连接。
上述振动温度复合传感器，所述12芯连接器与所述信号传输线缆间以及所述连接器与所述信号传输线缆间均通过转接头连接。
上述振动温度复合传感器，在所述12芯连接器和所述信号处理电路板之间设置有由双向瞬变电压抑制二极管、气体放电管、单向二极管形成的回路。
本实用新型技术方案，具有如下优点：
1.本实用新型提供的振动温度复合传感器，包括振动传感器主体以及与所述振动传感器主体连接的温度传感器主体，所述振动传感器主体包括第一外壳以及设置于所述第一外壳内部的振动传感组件，所述振动传感组件外设置有屏蔽罩，所述屏蔽罩与所述第一外壳之间设置有绝缘层。振动传感器主体和温度传感器主体的设计可以同时监测齿轮箱振动状态和温度状态；通过屏蔽罩和绝缘层的设计使振动传感组件与第一外壳绝缘并实现电磁屏蔽，达到隔离与绝缘的效果，从而能够满足耐高压的要求，使振动传感组件具有极佳的信噪比，有利于捕捉细微的信号，绝缘层的设计增强了振动传感器主体的工作稳定性与工作寿命。
2.本实用新型提供的振动温度复合传感器，所述绝缘层包括：绝缘垫片，设置于所述振动传感组件底部并与所述第一外壳接触，所述绝缘垫片与所述屏蔽罩的开口处连接形成用于承载所述振动传感组件的承载腔；灌封胶，填充于所述屏蔽罩与所述第一外壳之间。灌封胶的设计实现了固定与绝缘的效果，能够保证振动传感组件的耐压要求；绝缘垫片能够使振动传感器组件与第一外壳基座绝缘、隔离，并与灌封胶共同将内部振动传感组件和屏蔽罩与第一外壳完全绝缘，这样的结构设计能有效保证振动传感器主体的密封要求与耐压要求。
3.本实用新型提供的振动温度复合传感器，所述屏蔽罩包括用于保护所述振动传感组件并支撑所述信号处理电路板的第一层结构以及用于屏蔽所述第一外壳对所述信号处理电路板干扰的第二层结构。屏蔽罩双层结构的设计可以保证振动传感组件具备极佳的抗干扰能力，具有防雷功能。
4.本实用新型提供的振动温度复合传感器，所述温度传感器主体为探针结构。探针结构的设计可以实现与振动传感器主体的分离布置，使两个传感器主体满足各自的温度使用范围，降低了振动传感器主体的耐温要求，两传感器主体独立性好，抗干扰能力强，提高了信号采集精度。
5.本实用新型提供的振动温度复合传感器，所述第二外壳内部填充有灌封胶。这样的设计可以降低电阻的温度相应时间，并起到固定与绝缘的作用，能有效保证温度传感器主体的密封要求与耐压要求。
6.本实用新型提供的振动温度复合传感器，在所述12芯连接器和所述信号处理电路板之间设置有由双向瞬变电压抑制二极管、气体放电管、单向二极管形成的回路。这样的设计可以提高传感器的环境适应能力，使得信号处理电路板在电快速脉冲群的作用下，能够正常工作。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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为本实用新型的振动温度复合传感器的结构示意图；
图2为图1所示的振动温度复合传感器的局部剖视图；
图3为图1所示的振动温度复合传感器的温度传感器主体剖视图；
附图标记说明：
1－第一外壳；2－第二外壳；3－12芯连接器；4－信号传输线缆；5－转接头；6－连接器；7－信号处理电路板；8－灌封胶；9－屏蔽罩；10－质量块；11－压电陶瓷；12－支架；13－气体放电管；14－双向瞬变电压抑制二极管；15－热敏电阻；16－信号传输线。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1－3所示，本实施例提供了一种振动温度复合传感器，用于监测列车齿轮箱运行状况，所述振动温度复合传感器能够对列车齿轮箱的振动和温度同时进行检测，其包括振动传感器主体、温度传感器主体、12芯连接器3、信号传输线缆4以及连接器6。在本实施例中，振动传感器主体通过螺栓与被测齿轮箱安装。
在本实施例中，所述振动传感器主体包括第一外壳1以及设置于所述第一外壳1内部的振动传感组件，所述振动传感组件由压电加速度传感器子组件组成，所述振动传感组件外设置有屏蔽罩9，所述屏蔽罩9与所述第一外壳1之间设置有绝缘层。所述振动传感器主体为长方体结构，以兼顾第一外壳1内部空间狭小和振动传感组件各项性能要求。
进一步地，所述绝缘层包括：绝缘垫片，设置于所述振动传感组件底部并与所述第一外壳1接触，所述绝缘垫片与所述屏蔽罩9的开口处连接形成用于承载所述振动传感组件的承载腔；灌封胶8，填充于所述屏蔽罩9与所述第一外壳1之间，灌封胶8与绝缘垫片形成用于将屏蔽罩9以及位于所述屏蔽罩9内部的振动传感组件与第一外壳1进行隔离的绝缘层。在本实施例中，所述绝缘垫片为氧化铝陶瓷绝缘垫片。
进一步地，所述振动传感组件包括：支架12，设置于所述绝缘垫片远离所述第一外壳1的一面，所述支架12远离所述绝缘垫片的一面设置有柱形凸起；压电陶瓷11，呈环形设置并套设于所述柱形凸起上，压电陶瓷11通过胶粘方式固定在支架12上；质量块10，具有与所述压电陶瓷11适配的凹槽结构，所述压电陶瓷11设置于所述凹槽结构中，以形成环形剪切式压电陶瓷11结构；信号处理电路板7，与所述质量块10远离所述绝缘垫片的一面间隔设置，并与所述屏蔽罩9内壁连接，所述信号处理电路板7连接有延伸出所述屏蔽罩9设置的信号传输线16。所述信号处理电路板7为PCB电路板(印刷电路板)。当压电陶瓷11受迫振动时，受到质量块10的剪切力作用，由于压电效应，将在压电陶瓷11的内外表面产生电荷，电荷经信号传输线16传输至信号处理电路板7中，实现电荷信号向电压信号的转换。
进一步地，所述屏蔽罩9包括用于保护所述振动传感组件并支撑所述信号处理电路板7的第一层结构以及用于屏蔽所述第一外壳1对所述信号处理电路板7干扰的第二层结构。屏蔽罩9上设置有用于引出与信号处理电路板7连接的信号传输线16的通孔。
在本实施例中，所述温度传感器主体与所述振动传感器主体连接并与所述振动传感器主体垂直设置，所述温度传感器主体为探针结构。
进一步地，所述温度传感器主体包括与所述第一外壳1连接的第二外壳2以及设置于所述第二外壳2内的热敏电阻15，所述热敏电阻15为Pt100铂电阻元件，所述Pt100铂电阻元件的数量为两个，该电阻元件的阻值将随着温度升高而增加，上位机将测得的电阻值通过算法实现阻值－温度转换，实现温度信号的采集，所述热敏电阻15连接有延伸至所述第一外壳1内部设置的信号传输线16。进一步地，所述第二外壳2内部填充有灌封胶8，所述灌封胶8为导热胶。导热胶的设计可以降低电阻的温度相应时间，并具有固定与绝缘的作用，能有效保证温度传感器主体的密封要求与耐压要求。
在本实施例中，所述12芯连接器3与所述第一外壳1连接。
在本实施例中，所述连接器6通过信号传输线缆4与所述12芯连接器3连接，与所述信号处理电路板7连接的信号传输线16以及与所述热敏电阻15连接的信号传输线16分别与所述12芯连接器3连接。进一步地，所述12芯连接器3与所述信号传输线缆4间以及所述连接器6与所述信号传输线缆4间均通过转接头5连接。所述信号传输线缆4外部加装有阻燃套管，并用卡箍夹紧固定于两侧转接头5上。
在本实施例中，在所述12芯连接器3和所述信号处理电路板7之间设置有由双向瞬变电压抑制二极管14(双向TVS管)、气体放电管13、单向二极管等元器件连接形成的回路。使得信号处理电路板7在电快速脉冲群的作用下，能够正常工作。
在本实施例中，灌封胶8经探针孔注入第一外壳1和第二外壳2内部空间，用于固定与绝缘。在第一壳体和第二壳体内部填充灌封胶8能够保证振动传感器主体和温度传感器主体的耐压要求。
本实施例中的电子线路为防雷电子线路，以使该复合传感器具有防雷和抗电快速脉冲群的功能，具有超强的环境适应能力，能够适应高铁列车动力系统内部的严苛环境。
当振动温度复合传感器安装于齿轮轴箱上时，压电陶瓷11等组件将伴随箱体振动，实现振动信息的采集，利用温度探针结构感知温度信息，就能够同时实现对齿轮箱振动和温度的检测。将振动传感组件通过绝缘垫片、屏蔽罩9、灌封胶8同第一外壳1相隔离、绝缘，满足了振动传感组件的耐高压要求。绝缘层的设计增强了振动传感组件的工作稳定性以及工作寿命。使用氧化铝陶瓷绝缘垫片、屏蔽罩9、将振动传感组件与第一外壳1绝缘并实现电磁屏蔽，使振动传感组件具有极佳的信噪比，有利于捕捉细微的信号。通过信号线将Pt100铂电阻采集的温度信号和信号处理电路板7处理后的振动信号经12芯连接器3与信号传输线缆4连接，信号传输线缆4终端使用连接器6与信号处理设备连接，完成信号的采集与传输工作。
作为可替代的实施方式，绝缘层还可以仅由灌封胶形成或由其他绝缘材料形成。
作为可替代的实施方式，振动传感组件还可以由横向振动组件和垂向振动组件组成或由其他形式的振动传感器组件组成。
作为可替代的实施方式，所述温度传感器主体还可以为热电偶类温度传感器或其他形式的温度传感器。
作为可替代的实施方式，所述屏蔽罩还可以为一层式结构。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种振动温度复合传感器，其特征在于，包括振动传感器主体以及与所述振动传感器主体连接的温度传感器主体，所述振动传感器主体包括第一外壳(1)以及设置于所述第一外壳(1)内部的振动传感组件，所述振动传感组件外设置有屏蔽罩(9)，所述屏蔽罩(9)与所述第一外壳(1)之间设置有绝缘层。
2.根据权利要求1所述的振动温度复合传感器，其特征在于，所述绝缘层包括：
绝缘垫片，设置于所述振动传感组件底部并与所述第一外壳(1)接触，所述绝缘垫片与所述屏蔽罩(9)的开口处连接形成用于承载所述振动传感组件的承载腔；
灌封胶(8)，填充于所述屏蔽罩(9)与所述第一外壳(1)之间。
3.根据权利要求2所述的振动温度复合传感器，其特征在于，所述振动传感组件包括：
支架(12)，设置于所述绝缘垫片远离所述第一外壳(1)的一面，所述支架(12)远离所述绝缘垫片的一面设置有柱形凸起；
压电陶瓷(11)，呈环形设置并套设于所述柱形凸起上；
质量块(10)，具有与所述压电陶瓷(11)适配的凹槽结构，所述压电陶瓷(11)设置于所述凹槽结构中；
信号处理电路板(7)，与所述质量块(10)远离所述绝缘垫片的一面间隔设置，并与所述屏蔽罩(9)内壁连接，所述信号处理电路板(7)连接有延伸出所述屏蔽罩(9)设置的信号传输线。
4.根据权利要求3所述的振动温度复合传感器，其特征在于，所述屏蔽罩(9)包括用于保护所述振动传感组件并支撑所述信号处理电路板(7)的第一层结构以及用于屏蔽所述第一外壳(1)对所述信号处理电路板(7)干扰的第二层结构。
5.根据权利要求3或4所述的振动温度复合传感器，其特征在于，所述温度传感器主体为探针结构。
6.根据权利要求5所述的振动温度复合传感器，其特征在于，所述温度传感器主体包括与所述第一外壳(1)连接的第二外壳(2)以及设置于所述第二外壳(2)内的热敏电阻(15)，所述热敏电阻(15)连接有延伸至所述第一外壳(1)内部设置的信号传输线(16)。
7.根据权利要求6所述的振动温度复合传感器，其特征在于，所述第二外壳(2)内部填充有灌封胶(8)。
8.根据权利要求6所述的振动温度复合传感器，其特征在于，还包括与所述第一外壳(1)连接的12芯连接器(3)以及通过信号传输线缆(4)与所述12芯连接器(3)连接的连接器(6)，与所述信号处理电路板(7)连接的信号传输线(16)和与所述热敏电阻(15)连接的信号传输线(16)分别与所述12芯连接器(3)连接。
9.根据权利要求8所述的振动温度复合传感器，其特征在于，所述12芯连接器(3)与所述信号传输线缆(4)间以及所述连接器(6)与所述信号传输线缆(4)间均通过转接头(5)连接。
10.根据权利要求8所述的振动温度复合传感器，其特征在于，在所述12芯连接器(3)和所述信号处理电路板(7)之间设置有由双向瞬变电压抑制二极管(14)、气体放电管(13)、单向二极管形成的回路。
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