振動分析故障診斷儀的製作方法
2023-06-09 17:34:31
振動分析故障診斷儀的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種振動分析故障診斷儀，該振動分析故障診斷儀包括：數據採集板、電源板、手持計算設備；其中，所述數據採集板包括：振動傳感器、與所述振動傳感器電連接的第一信號處理單元，轉速傳感器、與所述轉速傳感器電連接的第二信號處理單元、與所述第二信號處理單元電連接的定時計數器，與所述第一信號處理單元和所述定時計數器均電連接的數據採集控制單元，與所述數據採集控制單元電連接的通信接口，所述手持計算設備與所述通信接口通信連接，所述電源板與所述手持計算設備和所述數據採集板均電連接。本實用新型實施例可以進行現場數據分析、設備狀態的監測與故障診斷，實現了對設備的現場監測。
【專利說明】振動分析故障診斷儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及振動監測【技術領域】，尤其涉及一種振動分析故障診斷儀。
【背景技術】
[0002]在設備診斷與維修過程中，需要對設備狀態的各項指標進行嚴格的監測，而設備狀態的監測與故障診斷需要通過掌握設備過去和現在運行中或基本不拆卸的情況下的狀態量，進一步判斷有關異常或故障的原因及預測對設備在未來運行中的影響，因此需要強大的現場數據分析功能、可選配交流異步電機故障診斷系統，從而實現對設備的現場監測。
實用新型內容
[0003]本實用新型實施例提供一種振動分析故障診斷儀，實現對設備的各項指標進行現場分析，提高對設備現場監測的診斷效果。
[0004]為達到上述目的，本實用新型的實施例採用如下技術方案:
[0005]一種振動分析故障診斷儀，該振動分析故障診斷儀包括:數據採集板、電源板、手持計算設備；其中，
[0006]所述數據採集板包括:
[0007]振動傳感器、與所述振動傳感器電連接的第一信號處理單元，
[0008]轉速傳感器、與所述轉速傳感器電連接的第二信號處理單元、與所述第二信號處理單元電連接的定時計數器，
[0009]與所述第一信號處理單元和所述定時計數器均電連接的數據採集控制單元，與所述數據採集控制單元電連接的通信接口，
[0010]所述手持計算設備與所述通信接口通信連接，所述電源板與所述手持計算設備和所述數據採集板均電連接。
[0011]進一步地，所述第一信號處理單元包括:
[0012]高通濾波網絡，與所述振動傳感器電連接；
[0013]低通濾波網絡，與所述高通濾波網絡電連接；
[0014]積分器，與所述低通濾波網絡電連接；
[0015]可編程信號放大器，與所述積分器電連接；
[0016]包絡解調電路，與所述可編程信號放大器電連接；
[0017]抗混濾波電路，與所述包絡解調電路電連接；
[0018]A/D轉換器，與所述抗混濾波電路電連接。
[0019]進一步地，所述積分器包括:不加積分器，和/或一次積分器，和/或二次積分器。
[0020]進一步地，所述高通濾波網絡還與所述可編程信號放大器、所述包絡解調電路、所述抗混濾波電路、所述A/D轉換器在程序控制下實現連接或斷開。
[0021]進一步地，所述低通濾波網絡還與所述可編程信號放大器、所述包絡解調電路、所述抗混濾波電路、所述A/D轉換器在程序控制下實現連接或斷開。
[0022]進一步地，所述積分器還與所述包絡解調電路、所述抗混濾波電路、所述A/D轉換器在程序控制下實現連接或斷開。
[0023]進一步地，所述第二信號處理單元包括:
[0024]幅度調整電路，與所述轉速傳感器和所述定時計數器電連接。
[0025]進一步地，所述電源板包括:
[0026]供電電路，與所述數據採集板電連接；
[0027]鋰電池，與所述供電電路電連接；
[0028]電池充電管理電路，與所述鋰電池電連接；
[0029]供電指示電路，與所述供電電路電連接。
[0030]進一步地，所述電源板還包括:
[0031]低電檢測電路，連接在所述鋰電池與所述供電電路的導線上；
[0032]低電指示電路，與所述低電檢測電路電連接。
[0033]進一步地，所述數據採集板還包括:
[0034]通信指示電路，與所述通信接口電連接。
[0035]本實用新型實施例提供的振動分析故障診斷儀，通過振動傳感器採集到振動數據，轉速傳感器採集轉速數據，並分別通過第一信號處理單元和第二信號處理單元對振動數據和轉速數據，進而可以通過手持計算設備對振動數據和轉速數據進行分析，由於數據採集板11、電源板、手持計算設備小巧輕便，從而可以進行現場數據分析、設備狀態的監測與故障診斷，實現了對設備的現場監測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]圖1為本實用新型一個實施例提供的振動分析故障診斷儀的電路結構圖。
[0037]圖2為本實用新型另一個實施例提供的振動分析故障診斷儀的電路結構圖。
[0038]附圖標記說明:
[0039]11-數據採集板；111-振動傳感器；112-第一信號處理單元；113-轉速傳感器；114-第二信號處理單元；115-定時計數器；116-數據採集控制單元；117-通信接口 ；118-通信指示電路；12_電源板；121-供電電路；122-鋰電池；123_電池充電管理電路；124-供電指電路；125_低電檢測電路；126_低電指不電路；13_手持計算設備；1121_聞通濾波網絡；1122_低通濾波網絡；1123_積分器；1124_可編程信號放大器；1125_包絡解調電路；1126-抗混濾波電路；1127-A/D轉換器。
【具體實施方式】
[0040]下面結合附圖對本實用新型實施例提供的振動分析故障診斷儀進行詳細描述。
[0041]圖1為本實用新型一個實施例提供的振動分析故障診斷儀的電路結構圖；如圖1所示，該振動分析故障診斷儀100包括:數據採集板11、電源板12、手持計算設備13 ;其中，
[0042]數據採集板11包括:振動傳感器111、與振動傳感器111電連接的第一信號處理單元112，轉速傳感器113、與轉速傳感器113電連接的第二信號處理單元114、與第二信號處理單元114電連接的定時計數器115,
[0043]與第一信號處理單元112和定時計數器115均電連接的數據採集控制單元116，與數據採集控制單元116電連接的通信接口 117，手持計算設備13與通信接口 117通信連接，電源板12與手持計算設備13和數據採集板11均電連接。
[0044]其中，振動傳感器111可以採集被測設備的振動數據，第一信號處理單元112從振動數據中獲取到具有各種有量綱參數(振動加速度、速度、位移的峰值、平均幅值、有效值)及無量綱振動參數；轉速傳感器113可以採集被測設備(例如，齒輪箱)轉速數據，第二信號處理單元114從轉速數據中確定齒輪箱不同軸、偏心、局部異常、磨損、齒距誤差、不平衡等故障；數據採集控制單元116用於控制來自振動傳感器111與轉速傳感器113的採集數據。電源板12作為數據採集板11和手持計算設備13的供電電源為二者提供電能。
[0045]進一步地，數據採集板11還包括:通信指示電路118，與通信接口 117電連接，用於指示數據採集板11與手持計算設備13的通信狀態。通過通信指示電路118，可以使用戶能夠清楚地知道本實用新型實施例的工作狀態。
[0046]本實用新型實施例提供的振動分析故障診斷儀，通過振動傳感器111採集到振動數據，轉速傳感器113採集到轉速數據，並分別通過第一信號處理單元112和第二信號處理單元114對振動數據和轉速數據進行處理，進而可以通過手持計算設備13對振動數據和轉速數據進行分析，由於數據採集板11、電源板12、手持計算設備13小巧輕便，從而可以進行現場數據分析、設備狀態的監測與故障診斷，實現了對設備的現場監測。
[0047]圖2為本實用新型另一個實施例提供的振動分析故障診斷儀的電路結構圖；如圖2所示，在上述圖1所示實施例的基礎上，第一信號處理單元112包括:高通濾波網絡1121，與振動傳感器111電連接；低通濾波網絡1122，與高通濾波網絡1121電連接；積分器1123，與低通濾波網絡1122電連接；可編程信號放大器1124，與積分器1123電連接；包絡解調電路1125，與可編程信號放大器1124電連接；抗混濾波電路1126，與包絡解調電路1125電連接；A/D轉換器1127，與抗混濾波電路1126電連接。
[0048]進一步地，積分器1123包括:不加積分器，和/或一次積分器，和/或二次積分器(圖中未示)。
[0049]進一步地，如圖2中的虛線所示，高通濾波網絡1121還可以與可編程信號放大器1124、包絡解調電路1125、抗混濾波電路1126、A/D轉換器1127在程序控制下實現連接或斷開。低通濾波網絡1122還可以與可編程信號放大器1124、包絡解調電路1125、抗混濾波電路1126、A/D轉換器1127在程序控制下實現連接或斷開。
[0050]進一步地，積分器1123還與包絡解調電路1125、抗混濾波電路1126、A/D轉換器1127在程序控制下實現連接或斷開。
[0051]進一步地，第二信號處理單元114包括:幅度調整電路(圖中未示)，與轉速傳感器113和定時計數器115電連接，用於將轉速傳感器113採集的模擬的轉速數據調整到預設的幅值範圍內。
[0052]進一步地，電源板12包括:供電電路121，與數據採集板11電連接；鋰電池122，與供電電路121電連接；電池充電管理電路123，與鋰電池122電連接；供電指示電路124，與供電電路121電連接。
[0053]進一步地，如圖2所示，電源板12還包括:低電檢測電路125，連接在鋰電池122與供電電路121的導線上；低電指示電路126，與低電檢測電路125電連接。
[0054]通過電源板12上的供電電路121、鋰電池122以及電池充電管理電路123，可以使得本實用新型的攜帶更方便，避免了在插接電源不方便的情形下不能使用本實用新型實施例的缺陷。通過低電檢測電路125和低電指示電路126的檢測與指示，可以提醒用戶對鋰電池122提前進行充電，避免檢測時出現電量不足的不便。
[0055]在上述圖2所示實施例中，通信接口 117可以採用高速USB2.0接口，數據採集板11使用USB2.0高速數據交換模式與手持計算設備13進行數據通信，數據採集板11採用2/4/8通道振動數據獨立並行處理，可以實現同步採集；A/D轉換器1127採用14位模數轉換器，從而實現333.3K高速採樣；轉速傳感器113採用脈衝觸發方式，當轉子轉動時即採集轉速數據，不轉動時停止採集轉速數據。
[0056]為了更清楚地理解本實用新型的技術方案，下面對本實用新型振動分析故障診斷儀100的工作過程描述如下:測量時，保持振動分析故障診斷儀100中的振動傳感器111獲取到被測設備上的振動數據；高通濾波網絡1121、低通濾波網絡1122濾除振動數據中的無用信號，經過積分器1123的一次積分得到所需的速度值，二次積分得到所需的位移值，不經積分運算得到所需的加速度值，再經可編程信號放大器1124對得到的速度值或者位移值或者加速度值進行放大處理，並通過包絡解調電路1125、抗混濾波電路1126的處理，從而達到所要求的信號值，使得A/D轉換器1127將模擬的振動電信號轉換為數位訊號，並發送給數據採集控制單元116 ;進一步地，在數據採集控制單元116的控制下，可以將數位訊號的振動數據通過通信接口 117發送給手持計算設備13，手持計算設備13對振動數據進行現場計算以及處理，從而可以實現對設備的振動數據的現場監測。
[0057]此外，通過轉速傳感器113得到待測設備的轉速數據的模擬值，通過第二信號處理單元114的處理，將轉速數據調整到預設的幅值範圍內，通過定時計數器115對轉速脈衝進行計數，在數據採集控制單元116的控制下，通過通信接口 117發送至手持計算設備13，從而通過轉速傳感器113以及第二信號處理單元114、定時計數器115形成的轉速通道，完成轉速計數與外部觸發，實現了對設備的轉速數據的現場監測。
[0058]綜上，通過本實用新型實施例可以對如下被檢測設備進行故障檢測:
[0059]1、轉子系統的狀態監測、故障診斷
[0060]各種有量綱振動參數顯示、時域波形實時顯示存儲、時域加窗、對數譜、幅值譜、相位譜、自相關、互相關、功率譜、轉速三維譜、時間三維譜、軸心軌跡。對於各種轉子系統故障(包括:轉子不平衡、轉子彎曲、不對中、油膜渦動、油膜振蕩、旋轉失速、喘振、轉子與靜止件摩擦、轉子過盈配合件過盈不足、轉子支承系統連接鬆動、密封和間隙動力失穩、轉軸具有橫向裂紋)均能達到良好的診斷效果。
[0061 ] 2、滾動軸承的狀態檢測、故障診斷
[0062]具有非量綱參數顯示(包括:波形指標、峰值指標、裕度指標、峭度指標)、有量綱顯示(包括:加速度峰值、平均幅值)、時域波形分析、幅值概率密度分析、包絡解調、頻譜分析功能。對於滾動軸承的內外環、滾動體、保持架的損傷、摩擦及缺油等故障均可進行分析診斷。
[0063]3、齒輪箱的狀態監測、故障診斷
[0064]具有各種有量綱參數(振動加速度、速度、位移的峰值、平均幅值、有效值)及無量綱振動參數顯示、時域平均、頻域平均、包絡解調、功率譜分析、倒頻譜分析功能。可診斷齒輪箱的不同軸、偏心、局部異常、磨損、齒距誤差、不平衡等故障。
[0065]4、交流感應電機的診斷
[0066]通過對電機電流信號的採集、分析、可診斷交流異步感應電動機的轉子及偏心故障，以及交流同步電動機的偏心故障等。其中，轉子故障包括:轉子斷條、轉子端環斷裂、轉子中的高阻接頭、鑄鋁轉子中的鑄造間隙和氣泡、繞線式轉子中的不良銅焊接頭。偏心故障包括:不均勻氣隙、磁吸力不平衡、機械不平衡、轉子軸彎曲(熱和機械彎曲)、軸承磨損。針對以上故障，本實用新型實施例均能給出表示故障程度的定量診斷結論。
[0067]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。
【權利要求】
1.一種振動分析故障診斷儀，其特徵在於，所述振動分析故障診斷儀包括:數據採集板、電源板、手持計算設備；其中， 所述數據採集板包括: 振動傳感器、與所述振動傳感器電連接的第一信號處理單元， 轉速傳感器、與所述轉速傳感器電連接的第二信號處理單元、與所述第二信號處理單元電連接的定時計數器， 與所述第一信號處理單元和所述定時計數器均電連接的數據採集控制單元，與所述數據採集控制單元電連接的通信接口， 所述手持計算設備與所述通信接口通信連接，所述電源板與所述手持計算設備和所述數據採集板均電連接。
2.根據權利要求1所述的振動分析故障診斷儀，其特徵在於，所述第一信號處理單元包括: 高通濾波網絡，與所述振動傳感器電連接； 低通濾波網絡，與所述高通濾波網絡電連接； 積分器，與所述低通濾波網絡電連接； 可編程信號放大器，與所述積分器電連接； 包絡解調電路，與所述可編程信號放大器電連接； 抗混濾波電路，與所述包絡解調電路電連接； A/D轉換器，與所述抗混濾波電路電連接。
3.根據權利要求2所述的振動分析故障診斷儀，其特徵在於，所述積分器包括:不加積分器，和/或一次積分器，和/或二次積分器。
4.根據權利要求2所述的振動分析故障診斷儀，其特徵在於， 所述高通濾波網絡還與所述可編程信號放大器、所述包絡解調電路、所述抗混濾波電路、所述A/D轉換器在程序控制下實現連接或斷開。
5.根據權利要求2所述的振動分析故障診斷儀，其特徵在於， 所述低通濾波網絡還與所述可編程信號放大器、所述包絡解調電路、所述抗混濾波電路、所述A/D轉換器在程序控制下實現連接或斷開。
6.根據權利要求2所述的振動分析故障診斷儀，其特徵在於， 所述積分器還與所述包絡解調電路、所述抗混濾波電路、所述A/D轉換器在程序控制下實現連接或斷開。
7.根據權利要求1所述的振動分析故障診斷儀，其特徵在於，所述第二信號處理單元包括: 幅度調整電路，與所述轉速傳感器和所述定時計數器電連接。
8.根據權利要求1所述的振動分析故障診斷儀，其特徵在於，所述電源板包括: 供電電路，與所述數據採集板電連接； 鋰電池，與所述供電電路電連接； 電池充電管理電路，與所述鋰電池電連接； 供電指示電路，與所述供電電路電連接。
9.根據權利要求8所述的振動分析故障診斷儀，其特徵在於，所述電源板還包括: 低電檢測電路，連接在所述鋰電池與所述供電電路的導線上； 低電指示電路，與所述低電檢測電路電連接。
10.根據權利要求1-9任一所述的振動分析故障診斷儀，其特徵在於，所述數據採集板還包括: 通信指示電路，與所述通信接口電連接。
【文檔編號】G01M7/02GK204085831SQ201420581519
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月9日 優先權日:2014年10月9日
【發明者】王執軍 申請人:北京時代龍城科技有限責任公司