一種低頻加速度傳感變送器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低頻加速度傳感變送器，安裝在風力發(fā)電機組的受監(jiān)測振動器械上，并和PLC相互電連接以傳遞信號。該低頻加速度傳感變送器包括一MEMS雙軸加速度傳感器、兩信號調(diào)理模塊、兩電流環(huán)變送模塊及兩電流輸出接口。因本發(fā)明采用MEMS雙軸加速度傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)壓電式加速度傳感器作為風力發(fā)電機組測振元件并通過電流環(huán)變送模塊輸出PLC可接受的模擬信號，該種結(jié)構(gòu)可在有效減少相應器件的同時，因采用模擬電流形式輸出給PLC，故而可有效防止電磁干擾。
【專利說明】一種低頻加速度傳感變送器
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種傳感變送器，尤其涉及一種低頻加速度傳感變送器。
【背景技術(shù)】
[0002]在兆瓦級風力發(fā)電機組中，通常采用常規(guī)的壓電式加速度傳感器作為測振器件，壓電式加速度計需要配合電荷放大器、信號調(diào)理器方可工作，而且信號調(diào)理器輸出的信號并非為常見PLC所能兼容的模擬信號(如(TlOV或者4-20mΑ)，故需要對信號做進一步的轉(zhuǎn)換，增加系統(tǒng)成本。而且壓電加速度傳感器采用同軸電纜作為信號傳輸介質(zhì)，而同軸電纜的耐彎折、耐捆扎、抗低溫性能不佳，限制了它的應用環(huán)境。另外該類傳感器為電壓型輸出，當線纜較長的時候會出現(xiàn)信號衰減，影響測量精度，并很容易受到風機中嚴酷的電磁環(huán)境的干擾而導致精度下降甚至損壞。同時壓電式加速度傳感器對超低頻振動(0.1Hz及以下)不敏感，限制了它在風機結(jié)構(gòu)振動監(jiān)視的應用。最后壓電式加速度計的防水、耐沖擊性能一般。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對上述【背景技術(shù)】存在的缺陷，提供一種采用MEMS雙軸加速度傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)壓電式加速度傳感器作為風力發(fā)電機組測振元件并通過電流環(huán)變送模塊輸出PLC的低頻加速度傳感變送器。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種低頻加速度傳感變送器，安裝在風力發(fā)電機組的受監(jiān)測振動器械上，并和PLC相互電連接以傳遞信號。該低頻加速度傳感變送器包括一 MEMS雙軸加速度傳感器、兩信號調(diào)理模塊、兩電流環(huán)變送模塊及兩電流輸出接口 ；MEMS雙軸加速度傳感器用于監(jiān)控其安裝平面的X向和Y向的加速度并輸出相應的模擬電壓信號；兩信號調(diào)理模塊用于對MEMS雙軸加速度傳感器送入的模擬電壓信號進行濾波、比例轉(zhuǎn)換處理并輸出；電流環(huán)變送模塊能各自獨立地完成模擬電壓信號向滿足PLC需求的模擬電流信號的轉(zhuǎn)換，且分別通過一電流輸出接口向PLC傳送模擬電流信號。
[0005]綜上所述，本發(fā)明一種低頻加速度傳感變送器，因采用MEMS雙軸加速度傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)壓電式加速度傳感器作為風力發(fā)電機組測振元件并通過電流環(huán)變送模塊輸出PLC可接受的信號形式，該種結(jié)構(gòu)可在有效減少相應器件的同時，因采用模擬電流形式輸出給PLC，故而可有效防止電磁干擾。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明一種低頻加速度傳感變送器的示意圖。
【具體實施方式】
[0007]為詳細說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達成目的及效果，以下茲例舉實施例并配合附圖詳予說明。[0008]請參閱圖1，本發(fā)明一種低頻加速度傳感變送器，安裝在風力發(fā)電機組的受監(jiān)測振動器械上，并和PLC相互電連接以傳遞信號，其包括一 MEMS雙軸加速度傳感器、兩信號調(diào)理模塊、兩電流環(huán)變送模塊、兩電流環(huán)輸出接口。
[0009]請續(xù)參閱圖1，其中一信號調(diào)理模塊設置在MEMS雙軸加速度傳感器的一信號輸出端(X信號輸出端)與其中一電流環(huán)變送模塊的信號輸入端之間并分別與MEMS雙軸加速度傳感器及一電流環(huán)變送模塊實現(xiàn)電連接以傳遞信號。
[0010]另一信號調(diào)理模塊設置在MEMS雙軸加速度傳感器的另一信號輸出端(Y信號輸出端)與另一電流環(huán)變送模塊的信號輸入端之間并分別與MEMS雙軸加速度傳感器及另一電流環(huán)變送模塊實現(xiàn)電連接以傳遞信號。
[0011]本發(fā)明一種用于兆瓦級風機的低頻加速度傳感變送器進一步包括三防護模塊。
[0012]其中一防護模塊的輸入端與其中一電流環(huán)變送模塊輸出端相互電連接；另一防護電路模塊的輸入端與另一電流環(huán)變送模塊模塊輸出端相互電連接；第三防護電路模塊的輸入端與電源轉(zhuǎn)換模塊數(shù)傳端相互電連接。因防護電路模塊的設置，故本發(fā)明能有效抵御風機中嚴酷的電磁環(huán)境帶來的瞬態(tài)干擾，特別是可防止浪涌干擾。
[0013]MEMS雙軸加速度傳感器用于監(jiān)控其安裝平面的X向和Y向的加速度并輸出相應的模擬電壓信號。MEMS雙軸加速度傳感器的安裝平面X向和Y向相互垂直。
[0014]因MEMS雙軸加速度傳感器對超低頻加速度很敏感，甚至是傾角帶來的恒定的重力加速度的特性，可在有效滿足測量常規(guī)振動的基礎上對最影響風機安全的塔架、葉片的超低頻振的測量需求；同時，MEMS雙軸加速度傳感器具備很強的耐沖擊能力。
[0015]具體地，MEMS雙軸加速度傳感器可監(jiān)視其安裝平面的X向和Y向的加速度并輸出0.54.5V的模擬電壓信號，所以提高了系統(tǒng)的集成度。所述MEMS雙軸加速度傳感器采用輸出加速度與輸出模擬電壓信號的比例因子為?ν/g，頻響范圍為0-5500ΗΖ，并可以承受高達3000g的沖擊的MEMS雙軸加速度傳感器。所述頻響范圍為0-5500ΗΖ可覆蓋了風機各監(jiān)測點的頻率范圍。
[0016]兩信號調(diào)理模塊用于對MEMS雙軸加速度傳感器送入的模擬電壓信號進行濾波、比例轉(zhuǎn)換處理并輸出。具體的，信號調(diào)理模塊在進行比例轉(zhuǎn)換時，將MEMS雙軸加速度傳感器送入0.5-4.5V模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成5V模擬電壓信號。
[0017]電流環(huán)變送模塊能各自獨立地完成模擬電壓信號向滿足PLC需求的模擬電流信號的轉(zhuǎn)換，且分別通過一電流輸出接口向PLC傳送模擬電流信號。具體的，電流環(huán)變送模塊能獨立完成f5V模擬電壓信號向4-20MA模擬電流信號的轉(zhuǎn)換。故本發(fā)明最終的信號輸出形式是為常見PLC所接受的4-20MA模擬電流信號，且可同時避免原距離傳輸時形成信號嚴重衰減的情況。
[0018]具體的，電流環(huán)變送模塊內(nèi)部具備互導被設定為4mS電流串聯(lián)負反饋電路。因電流串聯(lián)負反饋電路為業(yè)內(nèi)習知的技術(shù)，再次不再贅述。
[0019]本發(fā)明進一步包括一電源轉(zhuǎn)換模塊，該電源轉(zhuǎn)換模塊用于將向MEMS雙軸加速度傳感器、信號調(diào)理模塊及電流環(huán)變送模塊提供工作時的電力。
[0020]本發(fā)明一種低頻加速度傳感變送器的信號變送方法器包括如下步驟:
步驟1:利用MEMS雙軸加速度傳感器采集測量安裝平面的兩個方向上的加速度信號并輸出對應的模擬電壓信號；步驟2:利用信號調(diào)理模塊對輸出的模擬電壓信號進行濾波、比例轉(zhuǎn)換處理；
步驟3:利用電流環(huán)變送模塊對已經(jīng)過信號調(diào)理模塊處理的模擬電壓信號進行電壓-電流轉(zhuǎn)換并輸出相應的電流信號；
步驟4:通過電流輸出接口輸出電流信號給PLC。
[0021]所述步驟I中MEMS雙軸加速度傳感器輸出的模擬電壓信號的范圍為0.5-4.5V。
[0022]所述步驟2中信號調(diào)理模塊對MEMS雙軸加速度傳感器送入的模擬電壓由0.5-4.5V向f 5V進行對應的比例轉(zhuǎn)換。
[0023]所述步驟3中電流環(huán)變送模塊具備一互導為4mS的電流串聯(lián)負反饋電路以確保電流環(huán)變送模塊輸出的模擬電流信號的范圍為4-20mΑ。
[0024]綜上所述，本發(fā)明一種低頻加速度傳感變送器，因采用MEMS雙軸加速度傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)壓電式加速度傳感器作為風力發(fā)電機組測振元件并通過電流環(huán)變送模塊輸出PLC可接受的信號形式，該種結(jié)構(gòu)可在有效減少相應器件的同時，因采用模擬電流形式輸出給PLC，故而可有效防止電磁干擾。
[0025]以上所述的技術(shù)方案僅為本發(fā)明一種低頻加速度傳感變送器的較佳實施例，任何在本發(fā)明一種低頻加速度傳感變送器基礎上所作的等效變換或替換都包含在本專利的權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低頻加速度傳感變送器，安裝在風力發(fā)電機組的受監(jiān)測振動器械上，并和PLC相互電連接以傳遞信號，其特征在于:該低頻加速度傳感變送器包括一 MEMS雙軸加速度傳感器、兩信號調(diào)理模塊、兩電流環(huán)變送模塊及兩電流輸出接口； MEMS雙軸加速度傳感器用于監(jiān)控其安裝平面的X向和Y向的加速度并輸出相應的模擬電壓信號； 兩信號調(diào)理模塊用于對MEMS雙軸加速度傳感器送入的模擬電壓信號進行濾波、比例轉(zhuǎn)換處理并輸出； 電流環(huán)變送模塊能各自獨立地完成模擬電壓信號向滿足PLC需求的模擬電流信號的轉(zhuǎn)換，且分別通過一電流輸出接口向PLC傳送模擬電流信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低頻加速度傳感變送器，其特征在于:所述MEMS雙軸加速度傳感器選用輸出加速度與輸出模擬電壓信號的比例因子為lV/g，頻響范圍為0-5500ΗΖ，并可以承受高達3000g的沖擊的MEMS雙軸加速度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低頻加速度傳感變送器，其特征在于:MEMS雙軸加速度傳感器可監(jiān)視其安裝平面的X向和Y向的加速度并對應輸出0.5-4.5V的模擬電壓信號，MEMS雙軸加速度傳感器的安裝平面的X向和Y向相互垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低頻加速度傳感變送器，其特征在于:電流環(huán)變送模塊內(nèi)部具備互導被設定為4mS電流串聯(lián)負反饋電路，能夠完成將信號調(diào)理模塊輸出的IV飛V的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為20πιΑ模擬電流信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低頻加速度傳感變送器，其特征在于:其中一信號調(diào)理設置在MEMS雙軸加速度傳感器的一信號輸出端(X信號輸出端)與其中一電流環(huán)變送模塊的信號輸入端之間并分別與MEMS雙軸加速度傳感器及一電流環(huán)變送模塊實現(xiàn)電連接以傳遞信號；另一信號調(diào)理模塊設置在MEMS雙軸加速度傳感器的另一信號輸出端(Y信號輸出端)與另一電流環(huán)變送模塊的信號輸入端之間并分別與MEMS雙軸加速度傳感器及另一電流環(huán)變送模塊實現(xiàn)電連接以傳遞信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低頻加速度傳感變送器，其特征在于:低頻加速度傳感變送器進一步包括三防護電路模塊；其中一防護電路模塊的輸入端與其中一電流環(huán)變送模塊輸出端相互電連接；另一防護電路模塊的輸入端與另一電流環(huán)變送模塊輸出端相互電連接；第三防護電路模塊的輸入端與電源轉(zhuǎn)換模塊輸出端相互電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低頻加速度傳感變送器，其特征在于:低頻加速度傳感變送器進一步包括一電源轉(zhuǎn)換模塊，該電源轉(zhuǎn)換模塊用于向MEMS雙軸加速度傳感器、信號調(diào)理模塊及電流環(huán)變送模塊提供工作時的電力。
【文檔編號】G01P15/08GK103454448SQ201310016839
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月17日
【發(fā)明者】李泳林 申請人:成都阜特科技股份有限公司