CN2842597Y

CN2842597Y - 无线式旋转轴系振动数据采集传送装置

Info

Publication number: CN2842597Y
Application number: CN 200520122921
Authority: CN
Inventors: 刘杰; 张俊红; 倪广健
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2015-11-01

Abstract

本实用新型涉及到电力机械系统中旋转轴系扭振的控制与测量技术。旋转轴系振动数据采集与无线传送装置，由发射、接收两大部分组成。由振动传感器、运算放大器、A/D转换板、微控制器、无线发射模块电路板组件、以及发射天线组成发射单元；由无线接收模块、微控制器以及PC机组成接收单元。振动传感器的信号输出接至运算放大器接口，经A/D转换板送入第一个微控制器，数字信号通过串行接口传送到无线发射模块电路组件，并通过发射天线发射，由无线接收模块接收发射天线发射的信号并分离出串行数据送入第二个微控制器，传入PC机。本实用新型的有益效果是，对旋转轴的外表面无特殊要求，转轴任何方向上的平动均不影响扭转振动测量结果。

Description

无线式旋转轴系振动数据采集传送装置

技术领域

本实用新型涉及到电力机械系统中旋转轴系扭振的控制与测量技术。

背景技术

对于大型高速回转机械，由于材料性能和机械结构等因素，使得回转轴发生塑性或弹性振动，其具体表现为在回转轴的恒定转速上叠加一个随机波动的转速，由此产生振动力矩。这种振动力矩的破坏性很强，极易引起机械结构的疲劳断裂和结构松散，尤其是当振动频率接近机械结构的固有频率时，这种破坏性更强，如果不及时检测出这种扭转振动，就无法避免机械结构的失效。因此在电力机械等领域旋转轴系的振动测量是非常重要的，测量方法主要分为两大类：接触式测量和非接触式测量。

由于轴系的旋转运动，如何将旋转的信号引出来成为难题。国际上测量旋转构件信号通常采用有集流器传输和无线传输两种方法。集流器传输方法包括拉线式、感应式和电刷式三种。拉线式集流器使用时易磨损，适用于低速旋转部件的信号测量；感应式集流器工作时其动静线圈之间的间隙变化会引起磁阻的变化，从而影响测量结果，而且其测量的旋转部件转速不高；电刷式集流器工作性能比较好，可用于较高转速下信号测量，但高速旋转时，电刷集流器定子/转子发热会导致信号漂移，从而出现测量误差。无线传输方法包括红外线传输和无线电传输两种。红外传输的载体是红外线，由于红外线有一定的方向性且不能穿越障碍物，因此，红外传输只适合于应用在近距离、小角度、无障碍物场合的数据传输。无线电传输按基带信号的形式可以分为两类：模拟信号传输和数字信号传输。模拟信号传输由于基带信号是连续的，混入噪声干扰后不易清除，抗干扰能力差；数字信号传输所传送的信号是数字量，即使收到的信号出现一定的失真，仍可以通过纠错算法恢复出正确的原始信号，因此，数字信号传输的抗干扰能力强。由于旋转部件的工作环境一般都比较恶劣，干扰源较多，因此，本装置采用抗干扰能力强的无线数字传输技术，以一般常用器件为基础设计，可以实现对旋转轴系各项数据采集、传输和分析功能。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种无线式旋转轴系振动数据采集传送装置，实现对旋转轴系类各项数据的采集、传输和分析。

以下结合参考附图1～3对本实用新型的技术原理进行说明。无线式旋转轴系振动数据采集传送装置技术原理如图1，系统装置由发射、接收两大部分组成，包括：振动传感器1、运算放大器2、A/D转换板3、微控制器4、无线发射模块电路组件5、电池6、发射天线7、接收天线8、无线接收模块9、PC机10。由振动传感器1、运算放大器2、A/D转换板3、第一个微控制器4-1、无线发射模块电路板组件5、电池6以及发射天线7组成发射单元；由接收天线8、无线接收模块9、第二个微控制器4-2以及PC机10组成接收单元。振动传感器1可选择为一个加速度传感器，用加速度传感器获取旋转轴系的振动信号，而无须滑环装置引线。加速度传感器获取振动信号输出接至运算放大器2接口进行放大，经A/D转换板3将模拟的轴系振动信号转化为数字信号传送至微控制器4-1。微控制器4-1将轴系振动数字信号通过串行接口传送到无线发射模块电路组件5，对无线电信号进行调制，无线发射模块电路组件5通过发射天线7发射包含数字轴系振动信息的无线电波。运算放大器2由电池6供电。由无线接收模块9通过接收天线8接收发射天线7发射的无线电信号进行处理，分离出串行数据送入微控制器4-2，微控制器4-2再将信号转换成标准串口信号(如RS232)传入PC机10。

附图说明

图1为本实用新型的技术原理框图。

图2为本实用新型实施例的“发射部分电路”原理图。

图3为本实用新型实施例的“接收部分电路”原理图。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本实用新型作进一步的说明。本实施例包括发射、接收两部分。发射部分电路如图2所示。振动传感器11是一个加速度传感器，发射电路板12主要由运算放大器14、数据采集发射模块15组成，发射电路板12由电池组13供电。运算放大器14选型为MAX4091。数据采集发射模块15选型8600-9E5无线单片机数传模块，其中包括有10bit A/D转换器，51单片机及NRF905无线数据收发模块。

接收部分包括个人电脑及接收电路，接收电路中的8600-9E5模块与发射部分使用的型号相同。这是因为8600-9E5模块可通过程序设置为接收或发送状态工作。8600-9E5模块内51单片机的串口通过MAX232电平转换与PC机相联，具体详见图3。当轴系产生振动时振动传感器11(加速度传感器)检测到的振动信号传送给运算放大器14进行放大，放大后的振动信号由数据采集发射模块15中的A/D转换器转换为数字信号，数字信号通过无线单片机数传模块8600-9E5内部的51单片机转换为串行数字信号传给8600-9E5内部的NRF905无线数据收发模块，并由NRF905无线数据收发模块对无线电信号进行调制，载有轴系振动数字信号的无线电波通过发射天线向外发射。接收电路的无线单片机数传模块8600-9E5对接收天线接收到的无线电信号进行解调，得到轴系振动数字信号，再由8600-9E5内部的51单片机通过串口输出到电平转换电路MAX232，MAX232的输出通过电缆将轴系振动数字信号传送给台式计算机，由台式计算机对轴系振动数字信号进行计算分析。

本实用新型的有益效果是，(1)对旋转轴的外表面无特殊要求(如齿轮、凸轮等)；(2)仅对转动敏感，转轴任何方向上的平动均不影响扭转振动测量结果；(3)测量过程中对回转轴不造成任何影响，不改变其振动状态；(4)操作方便，适应范围广；(5)设备所涉及仪器简单常用，经济性好。

Claims

1.无线式旋转轴系振动数据采集传送装置，具有振动传感器(1)、运算放大器(2)、A/D转换板(3)、微控制器(4)、无线发射模块电路组件(5)、电池(6)、发射天线(7)、接收天线(8)、无线接收模块(9)、PC机(10)，其特征在于由振动传感器(1)、运算放大器(2)、A/D转换板(3)、第一个微控制器(4-1)、无线发射模块电路板组件(5)、电池(6)以及发射天线(7)组成发射单元；由接收天线(8)、无线接收模块(9)、微控制器(4-2)以及PC机(10)组成接收单元，振动传感器(1)输出接至运算放大器(2)接口，经A/D转换板(3)送入第二个微控制器(4-1)，数字信号通过串行接口传送到无线发射模块电路组件(5)并通过发射天线(7)发射，由无线接收模块(9)通过接收天线(8)接收发射天线(7)发射的信号并分离出串行数据送入微控制器(4-2)，传入PC机(10)。

2.按照权利要求1所述的无线式旋转轴系振动数据采集传送装置，其特征在于所述振动传感器(1)可为一个加速度传感器，用加速度传感器获取振动信号。