CN2377521Y

CN2377521Y - 复合传感器

Info

Publication number: CN2377521Y
Application number: CN 98230758
Authority: CN
Inventors: 唐德尧; 王巍松; 段中海; 胡志钢; 王定晓
Original assignee: NO 608 INST CHINA AVIAT INDUST
Current assignee: Beijing Tanzhi Science & Technology Development Co., Ltd.
Priority date: 1998-05-21
Filing date: 1998-05-21
Publication date: 2000-05-10
Anticipated expiration: 2008-05-21

Abstract

一种由受感部和处理器组成的复合传感器,受感部有高直流阻抗的压电型振动敏感器件和高交流阻抗的直流恒流型温度敏感器件,两种敏感器件的信号可以并联成两线输出。与受感部相配的处理器则可以完成对温度敏感器件的供电和分离振动、温度的交、直流信号。本实用新型可用于对机器进行温度和振动监测,特别适合铁路车辆车载故障诊断系统用于提取轴承温度、轴承滚动体工作面、车轮踏面等损伤故障信息。

Description

复合传感器

本实用新型是一种复合传感器，特别涉及一种受感温度与振动的复合传感器。特别适合安装在火车轮对轴承座上为车载故障监测诊断设备提取有关轴承温度、轴承滚动工作面、踏面损伤等信息。

现有产品中，已有单独的振动传感器或温度传感器，尚未见有振动温度复合传感器。

本实用新型目的就是提供一种能够受感振动和温度这两种物理量，由受感部和信号处理器两部分组成的复合传感器：受感部的振动和温度两种信息的输出既可以单独各用两条线A1、B1和A2、B2输出，也可以将A1和A2、B1和B2并联成A、B两条线输出；相应的信号处理器的四个输入端口与传感器受感部的输出对应，可以相应分别与上述两种信息的四条信号线A1、B1和A2、B2联接成独立工作的两个体系，或并联成两个输入端口相应分别与受感部已并联成A、B的两条信号输出线联接——实现复合传感器两线制信号的传输、分离和对受感部器件的供电。

本实用新型技术方案如下。

复合传感器受感部：

壳体1内对壳体绝缘地装设有振动敏感器件4和温度敏感器件5，其特征是敏感器件4、5分别采用具有极大直流阻抗的压电型振动敏感器件和具有极大交流阻抗的直流恒流型温度敏感器件。这样，前者对后者的直流信号和后者对前者的交流信号都具有极大的阻抗。因此两种信号可以并联传输而互不损耗。

附图1、图2分别给出了传感器受感部一实施例的基本结构和器件电联接的各种情况。

金属壳体1下底内表面上装有对壳体绝缘的振动敏感器件4—压电晶片。壳体内设有温度敏感器件安装座2。温度敏感器件5采用AD590类型的半导体温度敏感器件，对壳体绝缘地装设其上。壳体上端联接有压线器或插座3。为增加振动敏感器件的附加质量与阻尼，壳体下底与安装座2间填充硅橡胶，在压线器或插座3与安装座2之间则填充高强度密封胶。

壳体下端有受感部安装固定件6。如图1所示的是螺纹端头，将它安装到机器的安装螺孔中，并将本受感部下部顶头压紧于安装孔底的端面，接受机器的振动及故障引起的冲击波信息，传递到底面内装设的振动敏感器件4。温度则经壳体1、安装座2传递到温度敏感器件5。根据不同的使用要求，安装固定件6也可以设计为压套或压环压紧壳体凸环用螺纹件安装联结，或其它的安装联接方式。

振动、温度敏感器件4、5分别各有两条输出线A1、B1和A2、B2，可以将A1、A2并联，B1、B2并联成A、B两线制输出，如图2-B。

为使复合传感器具有更好的低频振动测量特性，也可以不将两种信息并联起来传输，而各自单独是两条线输出，如图2-A。

当温度敏感器件是有极性器件时，如AD590，为了免除极性接反，可增设桥式整流器8，将四端桥式整流器8的正、负极性端分别接温度敏感器件5的正、负端，而将桥式整流器8的两个无极性端作为A2、B2直接输出，或与无极性的振动敏感器件4的两个输出端并联起来成为两线制输出如图2-C，图2-D。

本实用新型的信号处理器：

信号处理器的各输入端口与受感部的信号输出线对应联接，含有一个能隔离直流信号、分离出振动交流信号的振动交流放大器10和一个对温度敏感器件供电、并能阻止交流信号、分离出温度信号的温度测量电路9。

交流放大器10和温度测量电路9各有两个输入端口共四个输入端口，与传感器受感部信号输出情况对应，这四个输入端口可分别与受感部A1、B1，A2、B2四条信号输出线对应联接，也可以并联成两个端口分别与受感部已并联成A、B的两条信号输出线对应联接。

图3、图4分别给出了本实用新型的信号处理器的电路框图和一实施例的电路结构图。

图3表示信号处理器的振动交流放大器10和温度测量电路4均可以是单端型(3A)或双端型(3B)电路。

信号处理器的温度测量电路9主要是一个能完成所述供电、阻流、分离任务并将直流恒流温度信号变换为电压温度信号的直流并联电压负反馈放大器，还可含有一个直流吸收电路。

图4所示实例信号处理器的温度测量电路9的则是一个含有交流自举功能的直流并联电压负反馈放大器，含有电阻RT0～RT2、电容C3、运放N0、N1；电阻RT0的一端接温度测量电路9相应的输入端口A2，RT0的另一端接电阻RT1的一端，RT1的另一端接N1的负输入端和RT2的一端，RT2的另一端接N1的输出端；自举电容C3的正端接RT0、RT1的连接端，负端接N0的输出端；N0的正输入端接温度测量电路9相应的输入端口A2，N0的负输入端接其输出端；图示为双端温度测量电路时，运放N1的正输入端接地，作为单端温度测量电路时，N1的正输入端接至一高于5V的、使温度敏感器件有足够工作电压的稳定的电位上，并将温度测量电路另一输入端口B2接地。

图4所示实例信号处理器的温度测量电路9还含有一个交流自举直流吸收电路，含有电阻RT3、RT4，电容C6，运放N5；电阻RT3的一端与N5的正输入端联接并接温度测量电路9相应的输入端口B2，RT3的另一端接RT4，RT4的另一端接负电源V-，电容C6的正端接RT3、RT4的联接点，负端接N5的输出端，N5的负输入端接其输出端。

图4所示实例信号处理器的温度测量电路9，当振动信号频率较高时，可以不设电容C3、运放N0和电容C6、运放N5构成的相应交流自举电路部分。

图4所示实例信号处理器的振动交流放大器10是一双端型差动交流放大器，含有电容C1、C2、C4、C5，电阻R1～R6，运放N2、N3、N4，电容C1、C2的负端分别接振动交流放大器10的两个相应输入端口A1、B1，C1正端接运放N2的负输入端和R1与C4的并联支路，R1、C4并联支路另一端接运放N2的输出端；C2正端接运放N3的负输入端和R2与C5的并联支路，R2、C5并联支路另一端接运放N3的输出端；运放N2的输出经电阻R3接运放N4的正输入端，电阻R4一端接N4正输入端，另一端接地，运放N3的输出经电阻R5接运放N4的负输入端，运放N2、N3的正端接地，电阻R6的两端分别与运放N4的负输入端和输出端联接。

本信号处理器应用运放N1的反馈电阻RT2经自举电阻RT1、RT0对温度敏感器件5供电，供电电流通过温度敏感器件后经B2再经RT3、RT4流到负电源或经B2入地。在两种敏感器件并联输出时，电阻RT1、RT0与运放N0、电容C3结合形成的交流自举电路，能增大电阻RT0的视在交流阻抗，有对交变振动信号阻流的作用，使压电敏感器件的交变电荷信号只被极低输入阻抗的N2负输入端“虚地”，经藕合电容C1被接收；同样，电阻RT3、RT4、运放N5、电容C6结合形成的自举电路，能增大电阻RT3的视在交流阻抗，有对交变振动信号阻流的作用，使压电敏感器件的交变电荷信号只被极低输入阻抗的N3负输入端“虚地”，经藕合电容C2接收，而不被RT3、RT4接收；电容C1、C2则对温度敏感器件的直流信号隔离，使之只能流向N1而不能流向N2、N3。从而达到分离交、直流振动、温度信号的目的。

当被检测的振动信号的频率很低造成温度测量电路的输入电阻RT0、RT3影响振动电路的频率特性时，可以将温度信号与振动信号分开各用两条线传输。

本实用新型复合传感器，主要是针对铁路车辆车载故障诊断系统的需求而设计的。已制作出少量成品并通过有关试验取得了十分满意的良好效果。

Claims

1.一种复合传感器，由受感部和信号处理器构成，受感部含有壳体(1)及对壳体绝缘装设在壳体内的敏感器件，壳体上端有插座或压线器(3)，壳体下端有受感部安装固定件(6)，其特征是所述敏感器件为具有极大直流阻抗的压电型振动敏感器件(4)和具有极大交流阻抗的直流恒流型温度敏感器件(5)。

2.按权利要求1所述的复合传感器，其特征在于直流恒流型温度敏感器件(5)是有极性的，其输出经桥式整流器(8)整流为无极性的输出。

3.按权利要求1所述的复合传感器，其特征是其振动敏感器件(4)和温度敏感器件(5)的输出经并联后成为两线制输出。

4.按权利要求2所述复合传感器，其特征是振动敏感器件(4)的输出和温度敏感器件(5)经整流后的输出，并联成为两线制输出。

5.按权利要求1或2或3或4所述的复合传感器，其特征是振动敏感器件(4)为压电晶片，装设在壳体下底内表面上，温度敏感器件(5)采用AD590类型的半导体温度敏感器件，经安装座(2)装设在壳体内中部。壳体内部振动敏感件(4)与安装座(2)间填充硅橡胶，在插座或压线器(3)与安装座间填充高强度密封胶。

6.一种复合传感器，由受感部和信号处理器构成，其特征是信号处理器含有一个能隔离直流信号、分离出振动交流信号的振动交流放大器(10)和一个可对温度敏感器件供电，并能阻止交流信号、分离出温度信号的温度测量电路(9)，信号处理器的各输入端口与受感部的信号输出线对应联接。

7.按权利要求6所述的复合传感器，其特征是振动交流放大器(10)是一个差动交流放大器。

8.按权利要求6或7所述的复合传感器，其特征是温度测量电路(9)是一个能完成所述供电、阻流、分离任务并将直流恒流温度信号变换为电压温度信号的直流并联电压负反馈放大器。

9.按权利要求8所述的复合传感器，其特征是温度测量电路(9)的直流并联电压负反馈放大器，是一个交流自举直流并联电压负反馈放大器。

10.按权利要求9所述的复合传感器，其特征是温度测量电路(9)含有一个交流自举直流吸收电路。

11.按权利要求10所述的复合传感器，其特征是振动交流放大器(10)的差动交流放大器，含有电容C1、C2、C4、C5，电阻R1～R6，运放N2、N3、N4，电容C1、C2的负端分别接振动交流放大器(10)的两相应输入端口A1、B1，C1正端接运放N2的负输入端和R1与C4的并联支路，R1、C4并联支路另一端接运放N2的输出端；C2正端接运放N3的负输入端和R2与C5的并联支路，R2、C5并联支路另一端接运放N3的输出端；运放N2的输出经电阻R3接运放N4的正输入端，电阻R4一端接N4正输入端另一端接地，运放N3的输出经电阻R5接运放N4的负输入端，运放N2、N3的正端接地，电阻R6的两端分别与运放N4的负输入端和输出端联接；温度测量电路(9)的交流自举直流并联电压负反馈放大器，含有电阻RT0～RT2、电容C3、运放N0、N1；电阻RT0的一端接温度测量电路(9)相应的输入端口A2，RT0的另一端接电阻RT1的一端，RT1的另一端接N1的负输入端和RT2的一端，RT2的另一端接N1的输出端；自举电容C3的正端接RT0、RT1的连接端，负端按N0的输出端；N0的正输入端接温度测量电路(9)相应的输入端口A2，N0的负输入端接其输出端；运放N1的正输入端接地；温度测量电路(9)的交流自举直流吸收电路，含有电阻RT3、RT4，电容C6，运放N5；电阻RT3的一端与N5的正输入端联接并接温度测量电路(9)相应的输入端口B2，RT3的另一端接RT4，RT4的另一端接负电源V-，电容C6的正端接RT3、RT4的联接点，负端接N5的输出端，N5的负输入端接其输出端。

12.按权利要求9所述的复合传感器，其特征是振动交流放大器(10)的差动交流放大器，含有电容C1、C2、C4、C5，电阻R1～R6，运放N2、N3、N4，电容C1、C2的负端分别接振动交流放大器(10)的两相应输入端口A1、B1，C1正端接运放N2的负输入端和R1与C4的并联支路，R1、C4并联支路另一端接运放N2的输出端；C2正端接运放N3的负输入端和R2与C5的并联支路，R2、C5并联支路另一端接运放N3的输出端；运放N2的输出经电阻R3接运放N4的正输入端，电阻R4一端接N4正输入端另一端接地，运放N3的输出经电阻R5接运放N4的负输入端，运放N2、N3的正端接地，电阻R6的两端分别与运放N4的负输入端和输出端联接；温度测量电路(9)的交流自举直流并联电压负反馈放大器，含有电阻RT0～RT2、电容C3、运放N0、N1；电阻RT0的一端接温度测量电路(9)相应的输入端口A2，RT0的另一端接电阻RT1的一端，RT1的另一端接N1的负输入端和RT2的一端，RT2的另一端接N1的输出端；自举电容C3的正端接RT0、RT1的连接端，负端接N0的输出端；N0的正输入端接温度测量电路(9)相应的输入端口A2，N0的负输入端接其输出端；运放N1的正输入端接至一高于5V的稳定电位上，并将温度测量电路另一输入端口B2接地。