CN2355320Y

CN2355320Y - 便携式机械故障检测仪

Info

Publication number: CN2355320Y
Application number: CN 98224315
Authority: CN
Inventors: 黄炽强; 施昌文; 袁容民
Original assignee: NANCHANG ARMY COLLEGE PLA
Current assignee: NANCHANG ARMY COLLEGE PLA
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 1999-12-22
Anticipated expiration: 2008-06-15

Abstract

本实用新型公开了一种便携式机械故障检测仪，由传感器、信号处理及计算电路、A/D转换器及数据显示电路组成，位移的检测采用了真峰—峰值检波，增设了最大值保持电路及双电源电路。从而避免了现有技术非真峰—峰检波及电源电压降低带来的误差，而且可适用于瞬时大摆幅振动的测量，测量频率范围宽，精度高，可测量物理参数多，功耗低，抗干扰强，耐湿度高，不仅适用于旋转式机械振动的测量，而且适用于往复式机械振动的测量。

Description

便携式机械故障检测仪

本实用新型涉及一种检测仪，尤其涉及一种机械故障的检测仪。

目前，机械故障检测仪，国内已有一些产品，除大型专家检测系统外，其余均为机械振动参数的检测仪表。在这些仪表中，有单项测量的仪表(如只能测量振动加速度或速度的仪表)，也有引进日本加以改装的多个参数测量的仪表(如测量振动加速度、速度、位移量的仪表)，这些仪表基本上都是专门针对旋转式机械故障的检测而设计的，主要有以下不足之处：

1、位移峰—峰值检测误盖大。此电路在设计上多为峰值平均值电路，电路简单，对于正交非正弦波形检测，误差较大。

2、无最大值保持电路。不能检测瞬时的最大值。对一般的短时振动或间歇式振动的检测无能为力。

3、频率范围不宽。频率范围一般都标定在10～5000HZ，而实际上在10HZ附近误差相当大。

4、数据范围不宽，根据现有仪表的各种资料及说明，其数据测量最大显示值为：加速度200米/秒²～250米/秒²，速度100毫米/秒～200毫米/秒；位移2～5毫米。

本实用新型的目的在于：克服现有的机械故障检测装置的上述缺陷，提供一种新型的达到真正的峰—峰值检波的精确度高、功耗低的机械故障检测仪。

本实用新型的技术方案为：由传感器、信号处理及计算电路、A/D转换器、数据显示电路及电源电路组成，传感器采用剪切式压电加速度传感器，信号处理及计算电路由电荷放大器、滤波及频段选择电路、倍率选择电路、两个积分电路、平均值检波器、有效值计算单元、峰—峰值检波器所组成。峰—峰值检波电路包括四个运放及其它阻容元件所构成两个半波整流放大电路、一运放及其附属元件构成减法器。四个运放选用四运放集成电路。位移信号的正、负半波分别经二个半波整流及放大电路进行正、负半波整流。同时进行高增益放大，二路输出分别为正、负半波峰值，经减法器输出真峰—峰值。

本实用新型为了测量机械起动瞬间的振动速度和位移，在检测速度和位移的电路中均设有最大值保持电路，它由二个运放电路、三个模拟开关及其它阻容元件组成，后级运放输出跟随电压并反馈至前级运放输入端，前级运放输出端脚与后级运放输入端脚间串接有二个模拟开关，二个模拟开关间取电压信号反馈至前级运放另一输入端，另一模拟开关为清零开关。

本实用新型的电源电路采用单电源转换成双电源的电路，将90伏直流电转换为+4.5伏、-4.5伏直流电。

附图1：为本实用新型电路框图；

附图2：为本实用新型峰—峰值检波器电路图；

附图3：为本实用新型最大值保持电路电路图；

附图4：为本实用新型电源电路的电路图。

以下结合附图对本实用新型进行详细说明。

本实用新型由压电加速度传感器、倍率选择电路、两个积分电路、平均值检波器、A/D转换器、数据显示电路及电源电路所组成。峰—峰值检波器由四运放集成电IC2(TL064)电阻R、R6～R13、二极管D1～D4、电容C3～C8、运放IC3组成，输入信号同时送至IC2的3、5脚，分别进行精密正、负半波整流，并进行高增益放大，放大后的负半波信号由R6、R7对C3、C4快速充电，直到8脚电压与3脚相等为止，而8脚电压又与C4上电压相等，三脚信号达到峰值的极短时间内，电容C4上电压达峰值，R7、R8为电容电荷泄放电阻，R7R8C3C4取值必须满足对5赫兹信号一周期内峰值电压降低不超过2％，8脚输出为负半波峰值，同理，14脚输出为正半波峰值，二路信号送到IC3相减，IC3脚1输出真峰—峰值。C7、C8起平滑输出电压的作用。本实用新型还在有效值计算单元、峰—峰值检波器中均设有最大值保持电路，它由运放集成电路IC4、模拟开关4066及清零开关、电阻R14～R16、电容C所组成，电容C为保持电容跨接于IC45脚及地间，IC4的7脚输出跟随电压并反馈至IC4的2脚，IC4 1脚与5脚串接有4066的1、2、4、3脚间构成的二个模拟开关及电阻R16，两模拟开关间取电压信号经电阻R15反馈送至IC4的2脚，当3脚电压高于2脚电压时，1脚输出高电平，由R14接至模拟开关4066控制端5、13脚，使模拟开关导通，高电平对电容C快速充电，当电容C上电压略大于IC4 3脚电压时，IC4的1脚输出低电平，使模拟开关关断，电容C上电压得以保持。电源电路由9伏直流电、电阻R1～R5、集成运放IC4、三极管T1、T2及电容C1、C2组成，R1、R2串联后与9伏电源并联，两电阻相等，其连接点为电源电压中点，中点电位接入运放同相输入端3脚，输出端1脚经过R3与T1、T2基极相连，T1集电极经R4接9伏电源正极，T2集电极经R5接9伏电源负极，T1、T2发射极联在一起并反馈至运放反向输入端2脚，2脚电位始终与3脚电位近似相等，即为两组电源的地，R4、R5一端分别输出+4.5伏、-4.5伏、两电容C1、C2分别并在+4.5伏、-4.5伏两组电源的两端，起滤波作用。压电加速度传感器采用剪切式压电加速度传感器，其输出量为电荷。将加速度电荷信号送入电荷放大器转换成电压信号，将此电压信号滤波后，可供选择的频段有5～5KHZ，5～500HZ，5～50HZ三个频段。由于低频振动是一般机械振动的主振频率，因此每个频段均含低频区域，若主振频率为较高频率，亦可进行判断确定。加速度信号通过单峰平均值检波电路，检出加速度单峰平均值。另外对加速度信号进行一次积分后，求出速度信号，送入真有效值电路，检出速度有效值(振动烈度)。将速度信号再进行一次积分，求出位移信号，再进行真峰—峰值检波，检出位移峰—峰值。为了能对一般的低频机械振动均能进行测量(如往复式机械振动)，特设立了两倍率档和十倍率档，主要是针对低频大摆幅振动。各振动量的最大测量范围为加速度单峰值500米/秒²，速度有效值1000毫米/秒，位移峰—峰值20毫米。为了使瞬时最大速度有效值和位移真峰—峰值记录下来，或对适时振动及间歇振动进行测量，特设立了最大值保持电路。虽采用的是模拟保持方式，但通过合理地设计，保持时间可在10分钟内误差不超过±5％±4个字，可适时显示读出。

本实用新型具有以下优点：

1、实现了真正的峰—峰值检波，避免了峰—峰检波造成的误差，同时考虑了5～2000赫兹(HZ)的宽频率范围，1毫伏(mv)～1伏大跨度信号幅度的精度要求。

2、增设了最大值保持电路，可适应各种场合瞬时大摆幅振动的测量，可在10分钟时间内，保持误差不超过±5％±4个字。

3、将单电源转变为双电源，即使电池电压降低，仍然保持对称交换，消除了由电源电压降低带来的测量误差。

4、测量范围宽、信号幅度范围宽。从5赫兹(HZ)低频到5千赫兹。即适用于旋转式机械振动的测量，又适用于更低频率振动的往复式机械的测量。

5、测量物理参数多，可测振动加速度单峰平均值，速度有效值和位移真峰—峰值。

6、极低的功耗和极低的负载电流。

7、性能稳定、测量精度高、抗干扰性强、耐湿度高，使用寿命长。

Claims

1、一种便携式机械故障检测仪，由传感器、信号处理及计算电路、A/D转换器、数据显示电路及电源电路所组成，其特征在于：信号处理及计算电路中检测位移的峰—峰值检波器由四个运放及其它阻容元件构成的两个半波整流及放大电路、及由运放(IC3)及其附属元件构成的减法器所组成，位移信号的正、负半波分别经二个半波整流及放大电路进行正、负半波整流，并进行放大，二路输出分别为正、负半波峰值，经减法器相减输出真峰—峰值。

2、根据权利要求1所述的一种便携式机械故障检测仪。其特征在于：两个半波整流及放大电路中的四个运放器采用四运放集成电路(TL064)。

3、根据权利要求1或2所述的一种便携式机械故障检测仪，其特征在于：信号处理及计算电路包括电荷放大器、滤波及频段选择电路、倍率选择电路、两个积分电路、平均值检波器、有效值计算单元、峰—峰值检波器。

4、根据权利要求1所述的一种便携式机械故障检测仪，其特征在于：设有最大值保持电路，它由两个运放电路、三个模拟开关及其它阻容元件组成；后级运放输出跟随电压并反馈到前级运放一输入端，前级运放输出端脚与后级运放输入端脚间串接有二个模拟开关，另一模拟开关为清零开关。

5、根据权利要求3所述的一种便携式机械故障检测仪，其特征在于：设有最大值保持电路，它由两个运放电路、三个模拟开关及其它阻容元件组成；后级运放输出跟随电压并反馈到前级运放一输入端，前级运放输出端脚与后级运放输入端脚间串接有二个模拟开关，另一模拟开关为清零开关。

6、根据权利要求1所述的一种便携式机械故障检测仪，其特征在于：电源电路采用单电源变换双电源电路。

7、根据权利要求3所述的一种便携式机械故障检测仪，其特征在于：电源电路采用单电源变换双电源电路。