一種壓電傳感器檢測設備的製作方法

2024-01-25 08:08:15

本發明涉及一種壓電傳感器檢測設備，特別涉及一種對電流、偏置電壓和紋波係數進行檢測的壓電傳感器檢測設備。

背景技術：

ICP傳感器、IEPE傳感器等壓電傳感器一般與被測物體剛性連接，由於壓電傳感器和線纜拆卸需要耗費大量時間，所以在一套應用壓電傳感器的系統出現故障需要維修時，往往耗費大量時間來排查故障點，同時因為故障隔離困難，甚至需要拆除原有傳感器和布線，因而浪費大量的人力和物力。採用萬用表、示波器等專用儀器排查故障往往需要測試人員豐富的專業知識。所以亟需一套能無需拆線即能測試，無需複雜的專業知識，直接指示壓電傳感器是否有故障的設備。從而為系統的維護提供便利，減少工作量的同時，降低維護成本。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種壓電傳感器檢測設備，用於解決現有技術中壓電傳感器故障維護需耗費工作人員工作量、操作複雜、需要大量複雜知識等問題。

本發明的發明目的通過以下技術方案實現：

一種壓電傳感器檢測設備，其特徵在於，包含傳感器接口、電源激勵及電流檢測模塊和控制處理器：

所述感器接口與被測壓電傳感器和電源激勵及電流檢測模塊連接，將電源激勵及電流檢測模塊產生的電源源輸出給被測壓電傳感器，以及接收被測壓電傳感器輸出的信號；

所述電源激勵及電流檢測模塊用於產生電源，與被測壓電傳感器形成一個電路迴路，將被測壓電傳感器消耗的電流參數反饋給控制處理器：

所述控制處理器用於根據電源激勵及電流檢測模塊輸出的被測壓電傳感器消耗的電流參數進行分析和/或處理，與預設的閥值進行超限判斷及告警。

優選地，所述電源激勵及電流檢測模塊包含供電電源模塊及電流等效輸出模塊，所述供電電源模塊為恆流源電路，為被測壓電傳感器供電；所述電流等效輸出模塊為電阻分壓器，向電源激勵及電流檢測模塊輸出消耗電流參數。

進一步，所述壓電傳感器檢測設備還包括偏置電壓檢測模塊；

所述偏置電壓檢測模塊與所述傳感器接口和控制處理器連接，用於從被測壓電傳感器輸出的信號中提取偏置電壓參數輸入至控制處理器；

所述控制處理器還用於採集偏置電壓檢測模塊輸出的偏置電壓參數，並對偏置電壓參數進行分析和/或處理，與預設的閥值進行超限判斷及告警。

優選地，所述偏置電壓檢測模塊包含依次連接的分壓電路、信號放大器、ESD保護電路。

進一步，所述壓電傳感器檢測設備還包括紋波係數檢測模塊；紋波係數檢測模塊與所述傳感器接口和控制處理器連接，用於從被測壓電傳感器輸出的信號中提取紋波係數參數輸入至控制處理器；

所述控制處理器還用於採集紋波係數檢測模塊輸出的紋波係數參數，並對紋波係數參數進行分析和/或處理，與預設的閥值進行超限判斷及告警。

優選地，所述紋波係數檢測模塊包含依次連接的隔離電容、分壓電路、濾波電路、信號放大器、ESD保護電路。

進一步，所述壓電傳感器檢測設備還包括按鍵模塊；

所述按鍵模塊與所述控制處理器連接，用於給所述控制處理器提供指令信號和測試開始命令；所述指令信號包含電流的閾值、偏置電壓的閾值和紋波係數的閾值。

進一步，所述壓電傳感器檢測設備還包括數顯模塊：

所述數顯模塊與所述控制處理器建立連接，用於顯示並存儲控制處理器的各分析和/或處理結果，以及告警信息。

優選地，所述控制處理器由單片機和外圍電路組成。

本發明提供的壓電傳感器的檢測設備，可以通過收集到的壓電傳感器信息(例如包括電流值、偏置電壓值、紋波係數值)而對壓電傳感器實現檢測，了解壓電傳感器的狀態，從而後續可以對出現異常的問題壓電傳感器採取例如更換等操作，確保系統正常狀態，相對於現有技術，無需對壓電傳感器安裝現狀予以破壞，現場操作也無需豐富的專業知識。減少了工作量，降低了故障排除的難度和專業性。

附圖說明

圖1是本發明壓電傳感器檢測設備的功能框圖。

圖2是本發明壓電傳感器檢測裝置的電源激勵及電流檢測模塊與被測壓電傳感器的連接示意圖。

圖3是本發明壓電傳感器檢測裝置的偏置電壓檢測模塊功能框圖。

圖4是本發明壓電傳感器檢測裝置的紋波係數檢測模塊功能框圖。

圖5是本發明壓電傳感器檢測裝置的控制處理器程序框圖。

具體實施方式

鑑於現有技術中往往耗費大量時間來排查故障點，甚至需要拆除原有壓電傳感器和布線。採用萬用表、示波器等專用儀器往往需要測試人員豐富的專業知識，提高了維護成本等問題，本發明的發明人對現有技術進行了改進，提出了一種壓電傳感器檢測設備及檢測方法，可以通過收集到的壓電傳感器信息(例如包括電流值、偏置電壓值、紋波係數值)而對壓電傳感器實現檢測，了解壓電傳感器的狀態。

以下將通過具體實施例來對本發明所提出的壓電傳感器檢測設備及檢測方法進行詳細說明。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為複雜。

圖1是本發明壓電傳感器檢測設備的功能框圖。如圖1所示，所述壓電傳感器檢測設備包括：傳感器接口1、電源激勵及電流檢測模塊2、偏置電壓檢測模塊3、紋波係數檢測模塊4、控制處理器5、數顯模塊6、按鍵模塊7。

傳感器接口1與電源激勵及電流檢測模塊2、偏置電壓檢測模塊3、紋波係數檢測模塊4連接；控制處理器5與電源激勵及電流檢測模塊2、偏置電壓檢測模塊3、紋波係數檢測模塊4連接；控制處理器5與數顯模塊6和按鍵模塊7連接；

在本實施例中，壓電傳感器為壓力、振動等檢測裝置中廣泛使用的傳感器。傳感器接口應是多個型號並聯或者可更換的，以適應不同的壓電傳感器接線。例如航空插頭、3.81端子排、5.08端子排等；

在本實施例中，如圖2所示，電源激勵及電流檢測模塊用於通過傳感器接口向被測壓電傳感器供電和將被測壓電傳感器的消耗電流值等效輸出；電源激勵及電流檢測模塊由供電電源及電流等效輸出構成。所述供電電源是經過一個恆流源對傳感器電流供電，供電電源恆流源具有限流作用，防止被測壓電傳感器因短路而導致對檢測設備的損壞；同時電流激勵與電流檢測模塊具有最大電流可調功能，以適應不同的被測傳感器；所述電流測量部分採用高精密電阻分壓，輸出一個正比於所測電流的模擬量。

在本實施例中，偏置電壓檢測模塊用於檢測來自所述壓電傳感器的直流偏置電壓信號；如圖3所示，偏置電壓檢測模塊是由分壓電路、信號放大器、ESD保護等元器件構成。最終輸出一個正比於偏置電壓、且在模/數轉換器可檢測範圍內的模擬量。

在本實施例中，紋波係數檢測模塊用於檢測來自所述壓電傳感器的紋波數據；如圖5所示，紋波係數檢測模塊是由隔離電容、分壓電路、濾波電路、信號放大、ESD保護等構成。最終輸出一個正比紋波電壓、且在模/數轉換器可檢測範圍內的模擬量。

在本實施例中，控制處理器由單片機及其周邊電路構成，通過控制自身所帶的AD模數轉換功能對電流等效模擬量的模數轉換，並將模數轉換信息進行分析和處理，同時將分析後的結論性數據傳輸至顯示模塊，進行顯示並存儲。

控制處理器的軟體程序主要實現按鍵功能相應及控制、顯示控制、採集功能控制、存儲控制等。根據按鍵信息判斷指令內容，根據指令內容進行邏輯控制，實現採集控制、採集數據計算、計算數據進行閾值比較、比較結論進行顯示、原始採集數據及分析結論進行存儲。

電流測量程序：根據指令啟動模/數採集功能，採集電源激勵及電流檢測模塊輸出的模擬量，根據計算公式計算成消耗電流，並對其進行分析和/或處理後予以記錄；

偏置電壓測量程序：根據指令啟動模/數採集功能，採集偏置電壓測量模塊輸出的模擬量，根據計算公式計算成偏置電壓，並對其進行分析和/或處理後予以記錄；

紋波係數測量程序：根據指令啟動模/數採集功能，採集紋波係數模塊輸出的模擬量，根據計算公式計算成偏置電壓，並對其進行分析和/或處理後予以記錄；

閾值設置程序：根據中斷採集按鍵指令，並啟動相應測量程序或閾值設置程序；

數顯模塊控制程序：根據採集按鍵指令結束標識，並啟動顯示控制程序進行分析結論顯示，同時啟動存儲控制程序，將原始數據和採集處理結果進行存儲；

在本實施例中，各類數據是以數字值的形式在數顯模塊6上予以顯示，例如，數顯模塊上顯示有：每一次測量的電流值、電壓偏置值、紋波係數值，一段時間(例如1秒)刷新一次，並可以翻看歷史記錄等。數顯模塊上還直接顯示故障代碼。

在本實施例中，按鍵模塊7，可以是數字鍵盤，也可以是開關按鍵。

如圖5所示，本實施例一種壓電傳感器檢測設備的工作流程如下：

步驟1)通過按鍵模塊設置消耗電流參數、偏置電壓參數、紋波係數參數的閾值。具體為：

A)按下按鍵模塊，選中需要設置閾值的參數；

B)修改參數的閾值；

C)控制處理器保存修改過的參數閾值.

步驟2)通過電源激勵及電流檢測模塊獲取被測傳感器消耗電流參數，偏置電壓檢測模塊獲取被測傳感器偏置電壓參數，紋波係數檢測模塊獲取被測傳感器紋波係數參數，並將所有獲取的參數信息傳送至控制處理器.

其中：消耗電流參數的處理方法為：

A)供電電源經過一個恆流源對傳感器電流供電；恆流源具有限流作用；

B)電流測量部分輸出一個正比於所測電流的模擬電壓值；

C)控制處理器採集並乘以比例係數得到實際消耗的電流值；

D)參數出現超限時，在數顯模塊上顯示並發出電流報警信號；

偏置電壓參數的處理方法為：

A)由偏置電壓檢測模塊對信號進行分壓；

B)經信號放大器放大、濾波；

C)再經ESD保護電路；

D)控制處理器採集並處理；

E)出現超限時，在數顯模塊上顯示並發出偏置電壓報警信號；

紋波係數參數的處理方法為：

A)由紋波係數檢測模塊對信號進行濾波，濾除直流成分；

B)經信號放大器放大、濾波；

C)再經ESD保護電路；

D)控制處理器採集並處理；

E)出現超限時，在數顯模塊上顯示並發出紋波係數報警信號；

步驟3)控制處理器對被測傳感器的消耗電流參數、偏置電壓參數、紋波係數參數信號進行採集、處理、分析和存儲，進行超限判斷及告警輸出；

步驟4)顯示模塊顯示接收到的控制處理器採集到的狀態參數測量信息，發送告警指示提醒操作人員；

本發明提供的壓電傳感器檢測設備及檢測方法，可以通過收集到的壓電傳感器信息(例如包括電流值、偏置電壓值、紋波係數值)而對壓電傳感器實現檢測，了解壓電傳感器的狀態，從而後續可以對出現異常的問題壓電傳感器採取例如更換等操作，確保系統正常狀態，相對於現有技術，無需對壓電傳感器安裝現狀予以破壞，也無需專業的知識。減少了工作量，降低了故障排除的難度和專業性。

應當指出，本實施例僅列示性說明本發明的原理及功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此項技術的人員均可在不違背本發明的精神及範圍下，對上述實施例進行修改。因此，本發明的權利保護範圍，應如權利要求書所列。