CN216621448U - 振动噪声一体式传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供振动噪声一体式传感器，其特征在于：三轴振动敏感元件和振动信号调理电路通过导线连接，振动信号调理电路与中央控制元件中的存储器连接；拾音器和噪声信号调理电路通过导线连接，噪声信号调理电路与中央控制元件中的存储器连接，中央控制元件中的微处理器与三轴振动敏感元件、振动信号调理电路、拾音器、噪声信号调理电路、存储器连接；存储器和微处理器与ZigBee通讯元件连接；三轴振动敏感元件、振动信号调理电路、拾音器、噪声信号调理电路、中央控制元件、ZigBee通讯元件、电池封装在传感器壳体内；传感器壳体安装在螺栓的一端。本实用新型减少噪音干扰，配置灵活，施工维护成本低。

Description

振动噪声一体式传感器

技术领域

本实用新型涉及一种机械设备的监控管理领域，具体地说是一种振动噪声一体式传感器。

背景技术

目前，监控管理分布式机械设备等被测设备，尤其是风力发电机组，是分别独立部署振动传感器和噪声传感器进行被测设备的振动信号和噪声信号的采集，通过传感器线缆将信号收集在现场的采集站中，再通过网线和光纤将信号传输到场站的专用服务器上，场站人员可在该服务器上进行数据分析，场站的数据通过Internet经网络隔离栅和外网服务器将数据发送到集团数据中心，由专业数据分析人员进行监测分析。

上述现有技术振动传感器测点布置在设备表面，噪声传感器测点布置在离设备一定范围内的环境中，非接触方式采集的噪声信号受环境噪声干扰较大，导致振动、噪声信号的相关性分析难度高。网线、光纤、服务器、网络隔离装置和信号线缆的配置要求增加了施工难度和硬件投入成本，且出现故障的概率大大提高，如若出现线缆接头松动或破损情况，将导致数据传输失效，整个系统稳定性欠佳。

实用新型内容

本实用新型提供振动噪声一体式传感器，其目的是解决现有技术的缺点，减少噪音干扰，配置灵活，施工维护成本低。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

振动噪声一体式传感器，其特征在于：

三轴振动敏感元件和振动信号调理电路通过导线连接，振动信号调理电路与中央控制元件中的存储器连接；

拾音器和噪声信号调理电路通过导线连接，噪声信号调理电路与中央控制元件中的存储器连接，

中央控制元件中的微处理器与三轴振动敏感元件、振动信号调理电路、拾音器、噪声信号调理电路、存储器连接；

存储器和微处理器与ZigBee通讯元件连接；

三轴振动敏感元件、振动信号调理电路、拾音器、噪声信号调理电路、中央控制元件、ZigBee通讯元件、电池封装在传感器壳体内；

传感器壳体安装在螺栓的一端。

所述螺栓的另一端与安装磁座连接。

本实用新型的有益之处在于：

本实用新型的新型振动噪声一体式传感器结构紧凑、功能强大，能同步采集振动和噪声信号，相较传统麦克风传感器采集的噪声信号质量更高，设备状态评估更加精确。

以新型振动噪声一体式传感器为网络节点，传感器节点通过ZigBee通讯协议自动组网，多个节点可快速组网，通过5G网络模块，将采集的振动和噪声信号，通过5G网络传输至云服务器的数据库中；用户通过浏览器登录实时访问进入应用软件。无需通过线缆传输信号，场站端无需部署软件和服务器，减少施工难度和设备投入成本，使用灵活便捷，实现对设备状态的实时监测与评估。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型振动噪声一体式传感器组件结构示意图；

图2为本实用新型系统架构图；

图3为本实用新型系统应用软件功能架构图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对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实施例。为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。

需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1、图2所示：

振动噪声一体式传感器1的组成元件三轴振动敏感元件12、振动信号调理电路13、拾音器14、噪声信号调理电路15、中央控制元件16、ZigBee通讯元件 17、电池18封装在传感器壳体11内。

传感器壳体11安装在M8的螺栓19的一端，螺栓19的另一端与安装磁座10连接，安装磁座10可吸附在被测设备表面，若被测设备表面可打安装孔，可通过M8螺栓19直接连接在设备表面。

传感器外壳11上有与电池18连接的电源按钮，打开电源按钮，振动噪声一体式传感器1进入工作状态，准备接受指令，根据指令设置的采集机制进行定时采集，非采集时间振动噪声一体式传感器1进入休眠状态，减少能源损耗，提高使用周期。

三轴振动敏感元件12和振动信号调理电路13通过导线连接，振动信号调理电路13与中央控制元件16中的存储器161连接，存储器161与ZigBee通讯元件17 连接，ZigBee通讯元件17与5G网络模块2以ZigBee网络协议组网连接。

三轴振动敏感元件12采集振动信号，经振动信号调理电路13进行滤波、放大、A/D转换后输出4-20mA标准电流信号或0-5V标准电压信号，存储在中央控制元件16中的存储器161内，信号经ZigBee通讯元件17传输至网关节点即5G网络模块2。

拾音器14和噪声信号调理电路15通过导线连接，噪声信号调理电路15与中央控制元件16中的存储器161连接。

拾音器14采集噪声信号，经噪声信号调理电路15进行滤波、放大、A/D转换后输出4-20mA标准电流信号或0-5V标准电压信号，存储在中央控制元件16中的存储器161内，信号经ZigBee通讯元件17传输至网关节点即5G网络模块2。

振动信号调理电路13和噪声信号调理电路15可以通过现有电路设计技术进行设计。

中央控制单元16包括微处理器162和存储器161。

中央控制元件16中的微处理器162与三轴振动敏感元件12、振动信号调理电路13、拾音器14、噪声信号调理电路15连接。

微处理器162与ZigBee通讯元件17连接，微处理器162用于接收ZigBee通讯元件17下达的指令并对整个振动噪声一体式传感器1进行控制和操作；存储器 161用于存储控制指令及采集的振动和噪声信号。

ZigBee通讯元件17用于传输控制指令和发送采集的振动和噪声数据，协调多个振动噪声一体式传感器1节点组网、同步采集和传输。

电池18用于给整个振动噪声一体式传感器1供电。

上述振动噪声一体式传感器1将振动传感器和噪声传感器封装在一个外壳内，结构紧凑、功能强大，能同步采集振动和噪声信号，相较传统麦克风传感器，受到的环境噪声的干扰少，采集的噪声信号质量更高，设备状态评估更加精确。

如图2所示：

基于5G传输的新型振动噪声一体式传感器组网系统包括：振动噪声一体式传感器1、5G网络模块2、云服务器3、访问端4。

设备端由多个振动噪声一体式传感器1作为网络节点通过ZigBee网络协议自动组网。

振动噪声一体式传感器1连接5G网络模块2，数据经5G网络模块2通过5G网络传输至云服务器3。

云服务器3预装系统应用软件和SQL数据库可同时接收多路5G网络传输的数据。

每个5G网络模块2均插有5G电话卡，通过5G网络流量进行网络通讯和数据传输；云服务器3装有系统应用软件，系统应用软件功能包括用户管理、数据采集、IP地址管理、数据分析、自动报表等功能，接收的数据均存储在SQL数据库中。

云服务器3通过Internet网络与访问端4的计算机网络连接。

用户通过访问端4的计算机登录网页界面，根据用户权限设置功能可在系统应用软件中进行路径建设、指令下达和数据分析等操作。

云服务器中部署系统应用软件和SQL数据库，用户通过浏览器访问系统应用软件，系统应用软件从SQL数据库中调用数据。

如图3所示：

系统应用软件功能包括用户管理单元、数据采集单元、IP地址管理单元、数据分析单元、自动报表单元。

用户管理单元对管理用户信息包括用户名管理和密码管理，并对用户权限进行分配包括每个用户可查看的设备台数及所能进行的软件功能操作。

数据采集单元包括设置采集参数、建立采集路径、设置报警值，可设置同时采集振动和噪声信号或仅采集其中一种信号，采集机制为定时采集。

IP地址管理单元，针对每个5G网络模块进行IP地址分配及管理，将数据采集单元的信息下达至各个5G网络模块，并接收其上传的数据。

数据分析单元，包括数据展示、频谱分析、趋势分析、倍频程分析、包络分析功能。

自动报表单元，可设置定期自动导出监控设备的状态表，状态分为5个等级分表为正常、预警、报警、高报和危险，状态表分为状态总表和各个用户权限下的状态分表。

系统应用流程为：

设备端配置的5G网络模块2和多个振动噪声一体式传感器1基于ZigBee通讯协议建立为一个组网系统。

用户在访问端4的计算机登录网页界面输入网址进入软件登录界面，输入用户名和密码进入软件界面，选择设备所在地的5G网络模块，设置IP地址信息，根据配置的振动噪声一体式传感器1节点的数量和安装位置建立采集路径等数据采集信息；点击软件界面的下达按钮，将采集路径通过5G网络下达至设备端的一体式传感器组网系统中的各个振动噪声一体式传感器1；振动噪声一体式传感器1的中央控制元件16的微处理器162解析采集路径信息，下达控制指令使振动噪声一体式传感器1按采集路径设置内容进行数据采集工作；采集的数据存储在中央控制元件16的存储器161中，经ZigBee通讯协议传输至5G网络模块2，经5G网络上传至云服务器3中的SQL数据库中；用户通过应用软件端的数据分析单元调用数据进行数据分析工作。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。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。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.振动噪声一体式传感器，其特征在于：三轴振动敏感元件和振动信号调理电路通过导线连接，振动信号调理电路与中央控制元件中的存储器连接；拾音器和噪声信号调理电路通过导线连接，噪声信号调理电路与中央控制元件中的存储器连接，中央控制元件中的微处理器与三轴振动敏感元件、振动信号调理电路、拾音器、噪声信号调理电路、存储器连接；存储器和微处理器与ZigBee通讯元件连接；三轴振动敏感元件、振动信号调理电路、拾音器、噪声信号调理电路、中央控制元件、ZigBee通讯元件、电池封装在传感器壳体内；传感器壳体安装在螺栓的一端。

2.如权利要求1所述的振动噪声一体式传感器，其特征在于：所述螺栓的另一端与安装磁座连接。

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