專利名稱：智能振動(dòng)監(jiān)測(cè)與保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)儀。尤其是能夠同時(shí)采用電渦流傳感器和速度
傳感器的振動(dòng)傳感器。
背景技術(shù)：
振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)儀是通過(guò)振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感來(lái)實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)有的振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)儀采用速度 傳感器，現(xiàn)有的絕對(duì)式速度傳感器是目前較常見(jiàn)的一種振動(dòng)傳感器，當(dāng)傳感器的外殼6固 定在振動(dòng)物體上時(shí)，整當(dāng)傳感器的外殼6固定在振動(dòng)物體上時(shí)，整個(gè)傳感器跟著振動(dòng)物體 一起振動(dòng)，而處在空氣間隙內(nèi)的振動(dòng)線圈7是用很軟的簧片1、8固定在外殼上的，其自振頻 率"n較低。當(dāng)自振頻率"> 1.5"n時(shí)，動(dòng)線圈處在相對(duì)(相對(duì)與傳感器外殼)靜止?fàn)?態(tài)，線圈與磁鋼之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)線圈切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)E。然而現(xiàn)有絕對(duì)式 速度傳感器不以能對(duì)對(duì)所有的振動(dòng)幅度均進(jìn)行感應(yīng)?，F(xiàn)有振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)儀使用的范圍相對(duì) 受限。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提出一種智能振動(dòng)監(jiān)測(cè)與保護(hù)裝置，能夠?qū)Χ喾N傳感振動(dòng) 速度、位移均進(jìn)行感應(yīng)監(jiān)測(cè)并發(fā)出保護(hù)信號(hào)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的智能振動(dòng)監(jiān)測(cè)與保護(hù)裝置，包括電源電路、振
動(dòng)傳感器、測(cè)量電路、切換開(kāi)關(guān)電路、信號(hào)整理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、電流輸出電路、微處理
器，微處理器通過(guò)總線連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，振動(dòng)傳感器同時(shí)采用電渦流傳感器和速度傳感器，
測(cè)量電路接振動(dòng)傳感器的輸入分別連接并聯(lián)的烈度信號(hào)處理電路和振幅信號(hào)處理電路，并
通過(guò)切換開(kāi)關(guān)電路將其輸出連接信號(hào)整理和A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路連接微處理器的
數(shù)字輸入端口 ，微處理器總線連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，微處理輸出端連接顯示和報(bào)警指示、操作按
鈕，開(kāi)關(guān)量輸出。微處理器輸出端連接D/A轉(zhuǎn)換電路并連接電流輸出電路。 振動(dòng)傳感器同時(shí)采用電渦流傳感器和速度傳感器，電渦流傳感器裝置在待測(cè)振機(jī)
件的附近，在電渦流傳感器附近設(shè)置放大器、檢波器和濾波器構(gòu)成電渦流傳感器的前置器，
將振動(dòng)信號(hào)放大并檢出后送到檢測(cè)電路。 振幅信號(hào)處理電路為電渦流傳感器傳感器信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)耦合電容進(jìn)行濾波，先 經(jīng)過(guò)一級(jí)運(yùn)放進(jìn)行信號(hào)放大，再經(jīng)過(guò)一個(gè)偶合電路進(jìn)行濾波，再經(jīng)過(guò)二級(jí)運(yùn)放電路對(duì)信號(hào) 進(jìn)行調(diào)整，并輸出到下一級(jí)運(yùn)算放大器。 振幅處理電路中速度傳感器信號(hào)通過(guò)耦合電容進(jìn)行濾波，再通過(guò)積分運(yùn)算電路 對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算，并將速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成振幅信號(hào)，再經(jīng)過(guò)電容耦合輸出到下一級(jí) 運(yùn)算放大器進(jìn)行處理。(絕對(duì)式)速度傳感器的外殼6固定在振動(dòng)物體上時(shí)，整當(dāng)傳感器的外殼6固定在 振動(dòng)物體上時(shí)，整個(gè)傳感器跟著振動(dòng)物體一起振動(dòng)，而處在空氣間隙內(nèi)的振動(dòng)線圈7是用 很軟的簧片1、8固定在外殼上的。智能振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)儀的保護(hù)電路接振動(dòng)傳感器的輸入分別連接并聯(lián)的烈度信號(hào)處理電路和振幅信號(hào)處理電路，并通過(guò)切換開(kāi)關(guān)電路將其輸出連接 信號(hào)整理和A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路連接中央處理器(微處理器)的數(shù)字輸入端口，微 處理器總線連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，微處理輸出端連接顯示和報(bào)警指示、操作按鈕，開(kāi)關(guān)量輸出。 當(dāng)然還設(shè)有電源電路。 本實(shí)用新型的改進(jìn)是微處理器輸出端連接D/A轉(zhuǎn)換電路并連接電流輸出電路。 本實(shí)用新型的振動(dòng)傳感器輸出的振動(dòng)信號(hào)由中央處理器控制切換開(kāi)關(guān)選擇不同的信號(hào)處 理電路。再由整理電路把信號(hào)整理成A/D轉(zhuǎn)換器能識(shí)別的直流電壓，在由A/D轉(zhuǎn)換電路把 電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央處理器能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過(guò)中央處理器對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中 的運(yùn)算、處理、控制，然后去輸出電流信號(hào)、開(kāi)關(guān)量信號(hào)等等。 本實(shí)用新型的特點(diǎn)是這是一種智能振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)儀，能夠自動(dòng)的對(duì)對(duì)所有的振 動(dòng)速度、位移均進(jìn)行感應(yīng)和測(cè)量。

圖l是本實(shí)用新型的框圖； 圖2電渦流傳感器結(jié)構(gòu)； 圖3絕對(duì)式速度傳感器結(jié)構(gòu)； 圖4烈度信號(hào)處理電路； 圖5振幅信號(hào)處理電路； 圖6溫度信號(hào)整理和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路； 圖7微處理器電路； 圖8開(kāi)關(guān)量輸出電路； 圖9電流輸出電路；
具體實(shí)施方式圖1所示，本實(shí)用新型智能振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)儀主要由振動(dòng)傳感器、烈度信號(hào)處理電 路、振幅信號(hào)處理電路、溫度信號(hào)處理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、中央處理器、顯示和報(bào)警指示、操 作按鈕、D/A轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、電流輸出、開(kāi)關(guān)量輸出、T匿輸出、數(shù)字量輸出、電源電 路等組成。 圖2、3中速度傳感器采用絕對(duì)式速度傳感器。圖2結(jié)構(gòu)1-頭部線圈；2-固定螺
帽；3-高頻電纜；ll、18-簧片；12-永久磁鋼；13-阻尼杯；14-導(dǎo)磁體；15_連接桿；16-外 殼；17-動(dòng)線圈；19-引出線接頭。
傳感器由電渦流傳感器和速度傳感器構(gòu)成。電渦流傳感器頭部有扁平的感應(yīng)線
圈，將它固定在不銹鋼螺栓一端，感應(yīng)線圈的引線從螺栓另一端與高頻電纜相連。當(dāng)頭部感
應(yīng)線圈通上高頻(1 2MHz)電流時(shí)，線圈周圍產(chǎn)生了高頻電磁場(chǎng)；如其周圍有金屬導(dǎo)體，便 會(huì)在金屬表面產(chǎn)生個(gè)感應(yīng)電流，即電渦流。為了使感應(yīng)線圈獲得高頻電流，應(yīng)將感應(yīng)線圈接 入振蕩回路，由此在高頻振蕩回路輸出端可以獲得間隙有關(guān)的高頻諧波，該信號(hào)經(jīng)放大、檢 波、濾波后，便可得到一個(gè)成正比的輸出電壓，輸出電壓的直流分量正比于感應(yīng)線圈與金屬 導(dǎo)體之間的靜態(tài)間隙；若線圈與金屬板之間存在相對(duì)振動(dòng)，則有交流電壓輸出，它正處于金 屬板與感應(yīng)線圈之間的相對(duì)位移，因此這種傳感器又稱為位移傳感器，它不但可作靜態(tài)測(cè)量，例如兩個(gè)物體之間的距離、金屬板的厚度等，而且還可以作動(dòng)態(tài)測(cè)量。 電渦流傳感器檢波到的交直流信號(hào)是疊加在線圈的高頻電源上的，如果直接將這
種混頻信號(hào)送到振動(dòng)儀，即使采用高頻電纜，也會(huì)使傳感器的靈敏度顯著降低，而且易受干
擾。為防止這些不利影響，必須在電渦流傳感器附近設(shè)置放大器、檢波器和濾波器，將振動(dòng)
信號(hào)放大并檢出后送到振動(dòng)儀。這一裝置稱為電渦流傳感器的前置器。 本實(shí)用新型由振動(dòng)傳感器、烈度信號(hào)處理電路、振幅信號(hào)處理電路、溫度信號(hào)處理 電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、中央處理器、顯示和報(bào)警指示、操作按鈕、D/A轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、 電流輸出、開(kāi)關(guān)量輸出、TDM輸出、數(shù)字量輸出、電源電路等組成。 電渦流傳感器或絕對(duì)式速度傳感器輸出的振動(dòng)信號(hào)由微處理器控制切換開(kāi)關(guān)選
擇不同的信號(hào)處理電路。再由整理電路把信號(hào)整理成A/D轉(zhuǎn)換器能識(shí)別的直流電壓，在由
A/D轉(zhuǎn)換電路把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成微處理器能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過(guò)微處理器對(duì)采集的數(shù)
據(jù)進(jìn)行集中的運(yùn)算、處理、控制，然后去輸出電流信號(hào)、開(kāi)關(guān)量信號(hào)等等。 圖4烈度處理電路傳感器信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)耦合電容C12進(jìn)行濾波，先經(jīng)過(guò)一級(jí)運(yùn)放
U9C進(jìn)行信號(hào)放大，再經(jīng)過(guò)一個(gè)偶合電路進(jìn)行濾波C21，最后再經(jīng)過(guò)二級(jí)運(yùn)放U9D對(duì)信號(hào)進(jìn)
行調(diào)整，輸出到下一級(jí)運(yùn)算放大器進(jìn)行處理。 圖5振幅處理電路傳感器信號(hào)通過(guò)耦合電容進(jìn)行濾波，再通過(guò)積分運(yùn)算電路U9A 對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算，主要實(shí)現(xiàn)的是低通濾波，隔離高頻信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)抗干擾的能 力，并把速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成振幅信號(hào)，再經(jīng)過(guò)C27耦合輸出到下一級(jí)運(yùn)算放大器U9B進(jìn)行處理。 溫度處理電路傳感器信號(hào)通過(guò)溫度專用芯片輸出直流電壓，然后通過(guò)運(yùn)算放大 器對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)整輸出到下一級(jí)。 圖6溫度信號(hào)整理及A/D轉(zhuǎn)換電路中上一級(jí)信號(hào)通過(guò)電容Cll耦合后經(jīng)過(guò)這個(gè) 線性整流電路U10D，把正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘?hào)，從而進(jìn)入到A/D轉(zhuǎn)換電路U12部分處 理。其中穩(wěn)壓管D3 LM385主要是對(duì)零位進(jìn)行調(diào)整。 圖7微處理器ICl(中央處理器CPU)、顯示、報(bào)警指示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、操作鍵等電路
微處理器IC1對(duì)信號(hào)處理電路采集數(shù)據(jù)，得到的脈沖信號(hào)進(jìn)行高速計(jì)數(shù)，進(jìn)行集中運(yùn)算、處
理。然后輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，如去控制顯示、報(bào)警指示及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)等操作。 圖8是開(kāi)關(guān)量輸出電路微處理器把采樣的數(shù)據(jù)集中處理，根據(jù)設(shè)定的不同報(bào)警
等級(jí)，輸出報(bào)警信號(hào)，通過(guò)光耦隔離、轉(zhuǎn)換，經(jīng)相應(yīng)放大器IC4后去控制相應(yīng)繼電器Jl、 J2輸出。 圖9電流輸出電路中微處理器把運(yùn)算的數(shù)據(jù)發(fā)送到高精度D/A轉(zhuǎn)換電路IC9，把 數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器IC15A對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，然后把電壓信號(hào)送 給高精度U/I轉(zhuǎn)換電路IC8及三極管BG1，從而輸出與數(shù)字信號(hào)相對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)。本實(shí)用 新型電源電路由220V交流電通過(guò)變壓器轉(zhuǎn)換成四組低壓，經(jīng)過(guò)橋堆轉(zhuǎn)換成直流電壓，再 經(jīng)過(guò)電流的整流、濾波送到穩(wěn)壓電路對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)壓到儀表需要的電壓值，供給儀表。 本實(shí)用新型通過(guò)一 4051芯片開(kāi)關(guān)電路對(duì)并聯(lián)的烈度信號(hào)處理電路和振幅信號(hào)處理電路進(jìn) 行選擇。本實(shí)用新型傳感器外殼固定在振動(dòng)物體上，處在永磁場(chǎng)中空氣間隙內(nèi)設(shè)有振動(dòng)線 圈，且用軟的簧片固定在外殼上。
權(quán)利要求智能振動(dòng)監(jiān)測(cè)與保護(hù)裝置，包括電源電路、振動(dòng)傳感器、測(cè)量電路、切換開(kāi)關(guān)電路、信號(hào)整理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、電流輸出電路、微處理器，其特征是微處理器通過(guò)總線連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，振動(dòng)傳感器同時(shí)采用電渦流傳感器和速度傳感器，測(cè)量電路接振動(dòng)傳感器的輸入分別連接并聯(lián)的烈度信號(hào)處理電路和振幅信號(hào)處理電路，并通過(guò)切換開(kāi)關(guān)電路將其輸出連接信號(hào)整理和A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路連接微處理器的數(shù)字輸入端口，微處理器總線連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，微處理輸出端連接顯示和報(bào)警指示、操作按鈕，開(kāi)關(guān)量輸出；微處理器輸出端連接D/A轉(zhuǎn)換電路并連接電流輸出電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)儀，其特征是所述振幅信號(hào)處理電路為 電渦流傳感信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)耦合電容進(jìn)行濾波，先經(jīng)過(guò)一級(jí)運(yùn)放進(jìn)行信號(hào)放大，再經(jīng)過(guò)一個(gè) 偶合電路進(jìn)行濾波，再經(jīng)過(guò)二級(jí)運(yùn)放電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，并輸出到下一級(jí)運(yùn)算放大器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)儀，其特征是所述振幅處理電路中速度 傳感器信號(hào)通過(guò)耦合電容進(jìn)行濾波，再通過(guò)積分運(yùn)算電路對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算，并將 速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成振幅信號(hào)，再經(jīng)過(guò)電容耦合輸出到下一級(jí)運(yùn)算放大器進(jìn)行處理。
專利摘要智能振動(dòng)監(jiān)測(cè)與保護(hù)裝置，包括電源電路、振動(dòng)傳感器、測(cè)量電路、切換開(kāi)關(guān)電路、信號(hào)整理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、電流輸出電路、微處理器，微處理器通過(guò)總線連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，振動(dòng)傳感器同時(shí)采用電渦流傳感器和速度傳感器，測(cè)量電路接振動(dòng)傳感器的輸入分別連接并聯(lián)的烈度信號(hào)處理電路和振幅信號(hào)處理電路，并通過(guò)切換開(kāi)關(guān)電路將其輸出連接信號(hào)整理和A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路連接微處理器的數(shù)字輸入端口，微處理器總線連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，微處理輸出端連接顯示和報(bào)警指示、操作按鈕，開(kāi)關(guān)量輸出；微處理器輸出端連接D/A轉(zhuǎn)換電路并連接電流輸出電路。
文檔編號(hào)G01H17/00GK201477423SQ20092023519
公開(kāi)日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者夏惠興 申請(qǐng)人:江陰市江凌科技有限公司