軸系狀態(tài)信息采集智能轉(zhuǎn)速傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。軸系狀態(tài)信息采集智能轉(zhuǎn)速傳感器，它包括轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)速提取模塊、狀態(tài)分析模塊以及3G通信模塊；轉(zhuǎn)速傳感器，采集旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)；轉(zhuǎn)速提取模塊，用于對(duì)轉(zhuǎn)速傳感器采集的原始電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和計(jì)算；狀態(tài)分析模塊，用于分析旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸承的磨損狀態(tài)或者軸系的動(dòng)平衡狀態(tài)，并根據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行顯示、預(yù)警和存儲(chǔ)。它實(shí)時(shí)輸出旋轉(zhuǎn)機(jī)械的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速及平均轉(zhuǎn)速，并通過對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速進(jìn)行原始信號(hào)的采集以及平滑處理、載波頻率的計(jì)算、頻譜分析、極坐標(biāo)分析四個(gè)步驟的分析計(jì)算，輸出軸系動(dòng)平衡及軸承狀態(tài)信息，為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸系狀態(tài)分析提供一種全新的技術(shù)手段。
【專利說明】軸系狀態(tài)信息采集智能轉(zhuǎn)速傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡在線監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種軸系狀態(tài)信息采集智能 轉(zhuǎn)速傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于工程中的各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械，由于材質(zhì)不均勻或毛坯缺陷、加工及裝配中產(chǎn)生的 誤差，甚至設(shè)計(jì)時(shí)就具有非對(duì)稱的幾何形狀等多種因素，使得旋轉(zhuǎn)機(jī)械在旋轉(zhuǎn)時(shí)，其上每個(gè) 微小質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生的離心慣性力不能相互抵消，離心慣性力通過軸承作用到機(jī)械及其基礎(chǔ)上， 引起振動(dòng)，產(chǎn)生了噪音，加速軸承磨損，縮短了機(jī)械壽命，嚴(yán)重時(shí)能造成破壞性事故。為此， 必須對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行平衡分析，使其達(dá)到允許的平衡精度等級(jí)，或使產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)幅度 降在允許的范圍內(nèi)。
[0003] 旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡狀態(tài)監(jiān)測(cè)分為離線定期監(jiān)測(cè)和在線監(jiān)測(cè)兩種方式，離線定期監(jiān)測(cè) 首先用磁帶記錄儀或數(shù)據(jù)采集器對(duì)轉(zhuǎn)子的特征信號(hào)進(jìn)行收集，然后送入頻譜分析儀進(jìn)行動(dòng) 平衡分析；而在線監(jiān)測(cè)是對(duì)機(jī)組各測(cè)點(diǎn)的特征信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄、監(jiān)測(cè)和分析，一旦機(jī)組發(fā) 生故障，及時(shí)進(jìn)行動(dòng)平衡的故障預(yù)警。但是目前的旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備大多基于 振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行動(dòng)平衡分析，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，維護(hù)和改進(jìn)更新困難，不利于大量推廣。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種軸系狀態(tài)信息采集智能轉(zhuǎn)速傳感器，在線實(shí)時(shí)采集旋轉(zhuǎn) 機(jī)械轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)，進(jìn)行瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的分析與計(jì)算，輸出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、軸承的狀態(tài)及軸 系的動(dòng)平衡數(shù)據(jù)，為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸系狀態(tài)分析提供一種全新的技術(shù)手段。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：軸系狀態(tài)信息采集智能轉(zhuǎn)速傳感 器，其特征在于：實(shí)時(shí)輸出旋轉(zhuǎn)機(jī)械的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速及平均轉(zhuǎn)速，并通過對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的分析計(jì) 算，同時(shí)輸出軸系動(dòng)平衡和軸承狀態(tài)信息；
[0006] 它包括轉(zhuǎn)速傳感器2、轉(zhuǎn)速提取模塊3、狀態(tài)分析模塊4以及3G通信模塊5 ;所述 的轉(zhuǎn)速傳感器2與轉(zhuǎn)速提取模塊3的J4端口相連，轉(zhuǎn)速提取模塊3的Speed端口與狀態(tài)分 析模塊4的微處理器單元6的AD端口相連，3G通信模塊5與狀態(tài)分析模塊4的微處理器單 元6的RS232端口相連；所述轉(zhuǎn)速傳感器2設(shè)置在旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系1的轉(zhuǎn)子齒圈處，并安裝在 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)體上，轉(zhuǎn)速傳感器2采用非接觸式的轉(zhuǎn)速傳感器。
[0007] 轉(zhuǎn)速傳感器2采用非接觸式的，利用轉(zhuǎn)速傳感器感應(yīng)軸系轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)齒圈磁通量的變 化，產(chǎn)生的原始電壓信號(hào)，并以模擬信號(hào)的形式輸出給轉(zhuǎn)速提取模塊3 ;
[0008] 轉(zhuǎn)速提取模塊3,用于對(duì)轉(zhuǎn)速傳感器2產(chǎn)生的原始電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，剔除其中的 畸點(diǎn)和高頻信號(hào)，并將處理后的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)傳輸?shù)綘顟B(tài)分析模塊4的微處理器單元6 ;
[0009] 狀態(tài)分析模塊4,用于分析采集旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)軸承與轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡狀態(tài)，通過將 采集的信息進(jìn)行分析處理，計(jì)算出瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)；然后通過頻譜分析和極坐標(biāo)分析，提取第 1. 〇次諧波的幅值和相位，作為軸系動(dòng)平衡和軸承狀態(tài)分析的特征參數(shù)；進(jìn)而根據(jù)設(shè)定的 門限值和極坐標(biāo)圖像判斷軸承的磨損狀態(tài)或者軸系的動(dòng)平衡狀態(tài)，并根據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行 顯示、預(yù)警和存儲(chǔ)；
[0010] 3G通信模塊5采用HUAWEI EM560,用于將狀態(tài)分析模塊4的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到指定 的監(jiān)控中心；同時(shí)，還可以接收監(jiān)控中心發(fā)出的指令，并將接收到的指令傳輸給狀態(tài)分析模 塊4。
[0011] 所述的狀態(tài)分析模塊4由微處理器單元（MCU) 6、電源模塊7以及LED顯示模塊8 組成；
[0012] 微處理器單元（MCU) 6主要完成對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)的采集、濾波處理和頻譜分析，并 將處理后的數(shù)據(jù)信息經(jīng)CAN通信模塊發(fā)送到CAN總線上；
[0013] 電源模塊7,由開關(guān)電源、調(diào)制電路組成，其中微處理器單元6采用3. 3V和I. 8V雙 電源供電；開關(guān)電源采用MIWE NES-35-12,將外部供電轉(zhuǎn)換為12V ;調(diào)制電路將12V轉(zhuǎn)換為 5V，用于對(duì)LED顯示模塊8供電；進(jìn)而將5V轉(zhuǎn)換為3. 3V和I. 8V，用于對(duì)微處理器單元6供 電；
[0014] LED顯示模塊8,由多個(gè)發(fā)光二極管組成，用于顯示微處理器單元（MCU) 6處理后的 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的實(shí)時(shí)狀態(tài)以及報(bào)警信息，LED顯示模塊8與存儲(chǔ)微處理器單元（MCU)6的I/O 口 相連。
[0015] 軸系狀態(tài)信息采集智能轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于實(shí)時(shí)輸出旋轉(zhuǎn)機(jī)械的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速及 平均轉(zhuǎn)速，并通過對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的分析計(jì)算，同時(shí)輸出軸系動(dòng)平衡和軸承狀態(tài)信息；瞬時(shí)轉(zhuǎn)速 的分析計(jì)算包括原始信號(hào)的采集以及平滑處理、載波頻率的計(jì)算、頻譜分析、極坐標(biāo)分析四 個(gè)步驟。
[0016] 在旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，微處理器單元（MCU)利用非接觸的轉(zhuǎn)速傳感器，在線 實(shí)時(shí)采集轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的電壓信號(hào)，通過轉(zhuǎn)速提取模塊對(duì)采集的原始電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，采用 FFT/IFFT、Hilbert變換以及極坐標(biāo)法，進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、分析、顯示、預(yù)警和存儲(chǔ)，并將處理 后的數(shù)據(jù)通過3G通信模塊遠(yuǎn)距離無線輸送到地面數(shù)據(jù)庫(kù)，得到軸承狀態(tài)和軸系的動(dòng)平衡 狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)了對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系的工作狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是：
[0018] 1.采用非接觸式的轉(zhuǎn)速傳感器采集轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)，具有價(jià)格便宜、壽 命較長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)；
[0019] 2.采用微處理器單元（MCU)對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行動(dòng)平衡分析，實(shí)現(xiàn)了低成本、低 耗電的在線監(jiān)測(cè)；
[0020] 3.采用3G無線通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與控制，避免了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式帶來的 電纜施工，大大降低了施工的難度和設(shè)備安裝成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明軸系狀態(tài)信息采集智能轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖2為本發(fā)明狀態(tài)分析模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖3為本發(fā)明轉(zhuǎn)速提取模塊的電路圖。
[0024] 圖4為本發(fā)明電源模塊的電路圖。
[0025] 圖中，1-旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系，2-轉(zhuǎn)速傳感器，3-轉(zhuǎn)速提取模塊，4-狀態(tài)分析模塊，5-3G 通信模塊，6-微處理器單元（MCU)，7-電源模塊，8-LED顯示模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0027] 如圖1、圖2所示，軸系狀態(tài)信息采集智能轉(zhuǎn)速傳感器，實(shí)時(shí)輸出旋轉(zhuǎn)機(jī)械的瞬時(shí) 轉(zhuǎn)速及平均轉(zhuǎn)速，并通過對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的分析計(jì)算，同時(shí)輸出軸系動(dòng)平衡和軸承狀態(tài)信息；
[0028] 它包括轉(zhuǎn)速傳感器2、轉(zhuǎn)速提取模塊3、狀態(tài)分析模塊4以及3G通信模塊5 ;
[0029] 旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系1，用于轉(zhuǎn)速傳感器感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)位置信息，若軸系上有 足夠齒數(shù)的飛輪，則飛輪可作為軸系的齒圈；否則，采用間隔磁片組成的磁帶環(huán)作為軸系的 齒圈；
[0030] 轉(zhuǎn)速傳感器2,設(shè)置在旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系1的齒圈處（其中轉(zhuǎn)速傳感器2與軸系的齒圈 不接觸），安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)體上，轉(zhuǎn)速傳感器2采用非接觸式的，利用轉(zhuǎn)速傳感器感應(yīng) 軸系轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)齒圈磁通量的變化，產(chǎn)生的原始電壓信號(hào)，并以模擬信號(hào)的形式輸出給轉(zhuǎn)速提 取模塊3 ;
[0031] 轉(zhuǎn)速提取模塊3,用于對(duì)轉(zhuǎn)速傳感器2產(chǎn)生的原始電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，剔除其中 的畸點(diǎn)和高頻信號(hào)，并將處理后的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)傳輸?shù)綘顟B(tài)分析模塊4的微處理器單元 (MCU)6 ；
[0032] 如圖3所示，當(dāng)從轉(zhuǎn)速傳感器輸出的模擬信號(hào)進(jìn)入調(diào)理電路之后，經(jīng)過阻容濾波 消除信號(hào)采集過程中產(chǎn)生的雜波以及干擾信號(hào)；為了保護(hù)采集電路的穩(wěn)定性，在電路中采 用兩個(gè)穩(wěn)壓管對(duì)接的限幅電路，對(duì)轉(zhuǎn)速傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行了限幅保護(hù)，將電壓值超過 運(yùn)算放大器的最大允許輸入電壓的部分截掉；信號(hào)進(jìn)入到由LM358運(yùn)算放大器構(gòu)建的電壓 跟隨器，保證波形不會(huì)在電路中隨著信號(hào)的傳遞而失真或變形；然后信號(hào)通過二極管半波 整流，即可以將方波的負(fù)極性的部分截掉，只剩下正極性的部分，最后信號(hào)進(jìn)入到狀態(tài)分析 模塊4中；
[0033] 狀態(tài)分析模塊4,用于分析采集旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)軸承與轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡狀態(tài)，通過將 采集的信息進(jìn)行分析處理，計(jì)算出瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)；然后通過頻譜分析和極坐標(biāo)分析，提取第 1. 〇次諧波的幅值和相位，作為軸系動(dòng)平衡和軸承狀態(tài)分析的特征參數(shù)；進(jìn)而根據(jù)設(shè)定的 門限值和極坐標(biāo)圖像判斷軸承的磨損狀態(tài)或者軸系的動(dòng)平衡狀態(tài)，并根據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行 顯示、預(yù)警和存儲(chǔ)；用一個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)同時(shí)輸出軸系的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速、平均轉(zhuǎn)速、軸承狀態(tài)和動(dòng) 平衡狀態(tài)信息的目的；
[0034] 瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)中蘊(yùn)含著非常豐富的旋轉(zhuǎn)機(jī)械工作狀態(tài)的信息，利用瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào) 可以方便對(duì)軸系的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)軸系的動(dòng)平衡被打破或者支撐軸系的軸承磨損 時(shí)，瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)將發(fā)生相應(yīng)的變化。根據(jù)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)的變化情況，進(jìn)行濾波、頻域分 析的數(shù)據(jù)處理，選取特征參數(shù)，提取特征值，就可以對(duì)軸系進(jìn)行狀態(tài)分析；
[0035] 3G通信模塊5采用HUAWEI EM560,用于將狀態(tài)分析模塊4的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到指定 的監(jiān)控中心；同時(shí)，還可以接收監(jiān)控中心發(fā)出的指令，并將接收到的指令傳輸給狀態(tài)分析模 塊4。
[0036] 采用微處理器單元（MCU)6對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行動(dòng)平衡分析，實(shí)現(xiàn)了低成本、 低耗電的在線監(jiān)測(cè)。采用3G無線通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與控制，3G通信模塊5采用 HUAWEIEM560,用于接收微處理器單元（MCU) 6發(fā)送的信息，并將接收到的信息傳輸至地面 數(shù)據(jù)庫(kù)。采用FFT/IFFT、Hilbert變換以及極坐標(biāo)法進(jìn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)械的動(dòng)平衡分析。
[0037] 轉(zhuǎn)速傳感器2與轉(zhuǎn)速提取模塊3的J4端口相連，轉(zhuǎn)速提取模塊3的Speed端口與 狀態(tài)分析模塊4的微處理器單元（MCU) 6的AD端口相連，3G通信模塊5與狀態(tài)分析模塊4 的微處理器單元（MCU) 6的RS232端口相連。
[0038] 如圖2所示，狀態(tài)分析模塊4由微處理器單元（MCU)6、電源模塊7以及LED顯示模 塊8組成。
[0039] 微處理器單元（MCU) 6主要完成對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)的采集、濾波處理和頻譜分析，并 將處理后的數(shù)據(jù)信息經(jīng)CAN通信模塊發(fā)送到CAN總線上；其中，MCU選用Infineon公司的 XC164CS微處理器，具備超低功耗和豐富的外設(shè)，具有5級(jí)指令執(zhí)行流水線；單片機(jī)主頻可 達(dá)40MHz ;包括128KB片上程序存儲(chǔ)器，6KB的RAM ;開發(fā)板擴(kuò)展的RAM高達(dá)64K*16Bit ;R0M/ FLAH高達(dá)512K*16Bit ;MAC單元加入DSP功能處理數(shù)字濾波器算法，從而大大縮短了乘除 運(yùn)算的時(shí)間；XC164CS提供了精度為8位或10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，10位時(shí)采樣頻率可達(dá)300KHz， 可以快速處理各種數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)以及脈沖信號(hào)，該微處理器除了活動(dòng)模式外還有4 種低功耗模式，在實(shí)現(xiàn)高性能的同時(shí)，降低了設(shè)備功耗；
[0040] 電源模塊7,由開關(guān)電源、調(diào)制電路組成；其中微處理器單元6采用3. 3V和I. 8V雙 電源供電；開關(guān)電源采用MIWE NES-35-12,將外部供電轉(zhuǎn)換為12V ;調(diào)制電路如圖4所示，將 12V轉(zhuǎn)換為5V，用于對(duì)LED顯示模塊8供電；進(jìn)而將5V轉(zhuǎn)換為3. 3V和I. 8V，用于對(duì)微處理 器單元6供電；
[0041] LED顯示模塊8,由多個(gè)發(fā)光二極管組成，用于顯示微處理器單元（MCU) 6處理后的 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的實(shí)時(shí)狀態(tài)以及報(bào)警信息，LED顯示模塊8與存儲(chǔ)微處理器單元（MCU)6的I/O 口 相連。
[0042] 工作過程
[0043] 在旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，存儲(chǔ)微處理器單元（MCU)6利用非接觸的轉(zhuǎn)速傳感器 2,在線實(shí)時(shí)采集轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的電壓信號(hào)，通過轉(zhuǎn)速提取模塊3對(duì)采集的原始電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào) 理，由存儲(chǔ)微處理器單元（MCU)6計(jì)算求出對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、分析、顯 示、預(yù)警和存儲(chǔ)，并將處理后的數(shù)據(jù)通過3G通信模塊5遠(yuǎn)距離無線輸送到地面數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0044] 其中，頻譜分析的過程如下：
[0045] 1)原始信號(hào)的采集以及平滑處理
[0046] 為了消除傳感器的不對(duì)中產(chǎn)生的誤差，將接近正弦波的原始信號(hào)進(jìn)行截?cái)嗵幚恚?高出門限值的部分置為門限值，得到瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的調(diào)制信號(hào)s (t)，可表示為
[0047] s (t) = AcCos ( ω ε?+Φ (t))
[0048] 式中，Α。、ω。、Φ⑴分別為調(diào)制信號(hào)的幅值、角頻率和相位
[0049] 然后對(duì)s⑴做FFT變換，將時(shí)域變換到頻域，其圖像關(guān)于乃奎斯特頻率fs/2對(duì)稱。
[0050] 2)計(jì)算載波頻率
[0051] 在s (t)的頻譜中，載波頻率ω。對(duì)應(yīng)的幅值最大，計(jì)算公式為：
[0052] 〇)c - η* ω
[0053] 式中：為平均轉(zhuǎn)速，η為齒圈齒數(shù)，即每一轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)。
[0054] 3)頻譜分析
[0055] (1)將s (t)信號(hào)FFT負(fù)半的頻率全部設(shè)置為零，即將乃奎斯特頻率fs/2右邊的幅 值都設(shè)為零，構(gòu)造了希爾伯特解析式S a(t):
[0056] H[s(t)] = Acsin [ ω ε?+Φ (t)]
[0057]
【權(quán)利要求】
1. 軸系狀態(tài)信息采集智能轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于：實(shí)時(shí)輸出旋轉(zhuǎn)機(jī)械的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速及 平均轉(zhuǎn)速，并通過對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的分析計(jì)算，同時(shí)輸出軸系動(dòng)平衡和軸承狀態(tài)信息； 它包括轉(zhuǎn)速傳感器（2)、轉(zhuǎn)速提取模塊（3)、狀態(tài)分析模塊（4)以及3G通信模塊（5); 所述的轉(zhuǎn)速傳感器（2)與轉(zhuǎn)速提取模塊（3)的J4端口相連，轉(zhuǎn)速提取模塊（3)的Speed端 口與狀態(tài)分析模塊（4)的微處理器單元（6)的AD端口相連，3G通信模塊（5)與狀態(tài)分析模 塊（4)的微處理器單元（6)的RS232端口相連；所述轉(zhuǎn)速傳感器（2)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸系 (1)的轉(zhuǎn)子齒圈處，并安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)體上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸系狀態(tài)信息采集智能轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于：所述轉(zhuǎn)速 傳感器（2)采用非接觸式的轉(zhuǎn)速傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器（2)利用轉(zhuǎn)速傳感器感應(yīng)軸系轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 齒圈磁通量的變化，產(chǎn)生的原始電壓信號(hào)，并以模擬信號(hào)的形式輸出給轉(zhuǎn)速提取模塊（3)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸系狀態(tài)信息采集智能轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于：所述轉(zhuǎn)速 提取模塊（3)，用于對(duì)轉(zhuǎn)速傳感器（2)產(chǎn)生的原始電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，剔除其中的畸點(diǎn)和高 頻信號(hào)，并將處理后的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)傳輸?shù)綘顟B(tài)分析模塊（4)的微處理器單元（6)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸系狀態(tài)信息采集智能轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于：所述狀態(tài) 分析模塊（4)，用于分析采集旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)軸承與轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡狀態(tài)，通過將采集的信息 進(jìn)行分析處理，計(jì)算出瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)；然后通過頻譜分析和極坐標(biāo)分析，提取第1. 0次諧波 的幅值和相位，作為軸系動(dòng)平衡和軸承狀態(tài)分析的特征參數(shù)；進(jìn)而根據(jù)設(shè)定的門限值和極 坐標(biāo)圖像判斷軸承的磨損狀態(tài)或者軸系的動(dòng)平衡狀態(tài)，并根據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行顯示、預(yù)警 和存儲(chǔ)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸系狀態(tài)信息采集智能轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于：所述3G通 信模塊（5)采用HUAWEI EM560,用于將狀態(tài)分析模塊（4)的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到指定的監(jiān)控中 心；同時(shí)，還可以接收監(jiān)控中心發(fā)出的指令，并將接收到的指令傳輸給狀態(tài)分析模塊（4)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸系狀態(tài)信息采集智能轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于所述的狀態(tài) 分析模塊（4)由微處理器單元（6)、電源模塊（7)以及LED顯示模塊（8)組成； 微處理器單元（6)完成對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)的采集、濾波處理和頻譜分析，并將處理后的 數(shù)據(jù)信息經(jīng)CAN通信模塊發(fā)送到CAN總線上； 電源模塊（7)，由開關(guān)電源、調(diào)制電路組成，其中微處理器單元（6)采用3. 3V和1.8V 雙電源供電；開關(guān)電源采用MIWE NES-35-12,將外部供電轉(zhuǎn)換為12V ;調(diào)制電路將12V轉(zhuǎn)換 為5V，用于對(duì)LED顯示模塊（8)供電；進(jìn)而將5V轉(zhuǎn)換為3. 3V和1. 8V，用于對(duì)微處理器單元 (6)供電； LED顯示模塊（8)，由多個(gè)發(fā)光二極管組成，用于顯示微處理器單元（6)處理后的旋轉(zhuǎn) 機(jī)械的實(shí)時(shí)狀態(tài)以及報(bào)警信息，LED顯示模塊（8)與存儲(chǔ)微處理器單元（6)的I/O 口相連。
【文檔編號(hào)】G01M1/28GK104236796SQ201410445260
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】劉才蘭, 許小偉 申請(qǐng)人:武漢廣遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展股份有限公司