專利名稱：手持式智能測振表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種便攜式的振動測量儀表，特別是一種手持式測振表。
旋轉(zhuǎn)機(jī)械的一些機(jī)械故障經(jīng)常伴隨著特定的異常振動，這個(gè)振動信號中往往含有多種不同的頻率成分。為了診斷故障原因，除了需要準(zhǔn)確地測量出振動的幅值大小外，還必須知道它的頻率成分。
現(xiàn)有的技術(shù)產(chǎn)品，有的做為轉(zhuǎn)子的現(xiàn)場動平衡和振動譜分析儀器，它們成本高，體積大，還需要外接電源，因此在現(xiàn)場的流動性檢測極不方便；有的雖然克服了需要外接電源的限制，但是只能單一地顯示振動的幅值大小，不能做振動譜分析；也有的在做振動頻率測量時(shí)需手動調(diào)節(jié)進(jìn)行選頻，難以保證測量精度。另外，當(dāng)振動信號中含有顯著的低頻成分時(shí)往往存在較大的測量誤差，不利于振動專業(yè)人員迅速準(zhǔn)確地判明故障原因。
本實(shí)用新型的目的是發(fā)明一種體積小巧，操作方便的手持式智能測振表，它是一個(gè)既能對振動的工頻成分進(jìn)行正常測量、又能對振動的低頻成分進(jìn)行補(bǔ)償測量，既能測量振動幅值、又能測量振動頻率的測振表。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，測振表由裝在外殼內(nèi)的保護(hù)濾波模塊、積分器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)系統(tǒng)、顯示模塊及電源等依次連接組成。它以單片機(jī)系統(tǒng)為核心，實(shí)現(xiàn)了信號處理和顯示的智能化。
保護(hù)濾波模塊的輸入端通過外殼上的傳感器插孔，接收傳感器的振動信號，通過保護(hù)電路對其進(jìn)行限幅處理和阻抗變換，并且通過濾波電路濾除無效信號，其輸出端接積分器。
積分器的輸入端與保護(hù)濾波模塊相連，輸出端接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，在積分電路中把保護(hù)濾波模塊送來的速度型信號轉(zhuǎn)換為位移型信號。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端接收積分器輸出的位移型信號，由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路對其進(jìn)行數(shù)字化處理，它的輸出端接單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線，它的啟動端接單片機(jī)系統(tǒng)的讀信號端和地址線。
顯示模塊的讀寫端分別接至單片機(jī)系統(tǒng)的讀寫端，數(shù)據(jù)線接單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線，復(fù)位端接單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位端。顯示模塊通過它的顯示窗口顯示數(shù)字和圖形測試結(jié)果。
單片機(jī)系統(tǒng)是本實(shí)用新型的核心，它包括中央處理器CPU，存貯器RAM和ROM，單片機(jī)系統(tǒng)通過其數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與模數(shù)轉(zhuǎn)換器及顯示模塊相連接，完成數(shù)據(jù)的采集、存貯、分析和顯示等工作。
手持式智能測振表不但能為用戶提供旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動幅值情況，而且能將振動的波形和頻率等信息實(shí)時(shí)地呈現(xiàn)在用戶面前，為現(xiàn)場的振動分析工程師提供豐富的振動動態(tài)信息，使用戶在很短的時(shí)間里檢測和診斷出旋轉(zhuǎn)機(jī)械的許多常見故障。它是一種適用于電力、冶金、機(jī)械、石油、化工等行業(yè)的轉(zhuǎn)動機(jī)械振動故障檢測的高科技產(chǎn)品。
附圖
一是該實(shí)用新型的硬件結(jié)構(gòu)框圖，其中(1)傳感器 (2)保護(hù)濾波模塊 (3)積分器(4)緩沖模塊(5)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (6)顯示窗口 (7)ROM (8)CPU(9)RAM (10)電源附圖二是該實(shí)用新型的軟件流程圖，其中(1)開始 (2)初始化各模塊(3)提示引導(dǎo)屏(4)初始化采樣顯示屏 (5)采樣(6)波形分析(7)全幅值顯示及波形圖顯示(8)延時(shí)(9)是否到十次(10)頻率分析及補(bǔ)償計(jì)算 (11)主頻值顯示及頻譜圖顯示
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
振動傳感器(1)將振動信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，送入本實(shí)用新型。
保護(hù)濾波模塊(2)的輸入端通過外殼上的傳感器插孔，接收傳感器(1)的振動信號，對其進(jìn)行限幅處理，阻抗變換并濾除無效信號，該模塊的輸出端接積分器。
積分器(3)的輸入端與保護(hù)濾波模塊相連，輸出端接緩沖模塊，在積分電路中把保護(hù)濾波模塊送來的速度型信號轉(zhuǎn)換為位移型信號。
緩沖模塊(4)緊跟在積分器之后，其輸出端接入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬信號輸入端，該模塊對積分后的信號做幅度和阻抗調(diào)整，緩沖模擬信號與模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間的相互影響。
以上模塊的有源器件選用高精度、低功耗的LF442集成運(yùn)算放大器。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器(5)有較高的轉(zhuǎn)換速度，本實(shí)用新型選用高速A/D轉(zhuǎn)換器，以完成工頻波形的動態(tài)采樣，它的輸入端接收前級輸出的位移型信號，輸出端接單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線，啟動端接單片機(jī)系統(tǒng)的讀信號端和地址線。模數(shù)轉(zhuǎn)換器對動態(tài)的振動信號進(jìn)行快速的數(shù)字化處理。
顯示模塊(6)的讀寫端分別接至單片機(jī)系統(tǒng)的讀寫端，數(shù)據(jù)線接單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線，復(fù)位端經(jīng)一反向門接單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位端。顯示模塊通過它的顯示窗口顯示數(shù)字和圖形測試結(jié)果。
單片機(jī)系統(tǒng)是本實(shí)用新型的核心，它包括80C31CPU(8)，程序存貯器ROM(7)和數(shù)據(jù)存貯器RAM(9)，單片機(jī)系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(5)及顯示模塊(6)相連接，完成數(shù)據(jù)的采集、存貯、分析和顯示等工作。其中，ROM(7)中存放著本實(shí)用新型的軟件系統(tǒng)，CPU(8)依據(jù)ROM(7)中的指令定時(shí)地啟動模數(shù)轉(zhuǎn)換器(5)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將采樣數(shù)據(jù)送入RAM(9)，并在RAM(9)中做波形和頻譜分析，最后將分析結(jié)果定時(shí)地在顯示窗口(6)上顯示出來。
軟件系統(tǒng)的工作過程如圖二所示首先初始化各部件的工作狀態(tài)，提示一個(gè)引導(dǎo)屏，表明系統(tǒng)工作正常，然后進(jìn)入正常的采樣顯示狀態(tài)。采樣過程中每隔兩秒刷新一次振動幅值和波形的顯示。每顯示十個(gè)波形做一次快速富立葉分析，然后將頻譜分析的結(jié)果顯示在液晶顯示窗口上。如此循環(huán)往復(fù)，可以基本實(shí)時(shí)地將被測點(diǎn)的振幅、波形、主頻成分等信息提供給使用者，為現(xiàn)場判明振動故障源提供有力的依據(jù)。
顯示窗口中的內(nèi)容共有四個(gè)部分左上部分顯示振動的波形圖，右上部分以微米為單位顯示振動的峰峰值，左下部分顯示振動的頻譜圖，右下部分以赫茲為單位顯示振動的主頻率值。隨著測量的進(jìn)行，上半屏的內(nèi)容每兩秒鐘刷新一次，當(dāng)波形每刷新十次后對下半屏的頻率內(nèi)容進(jìn)行一次刷新。
權(quán)利要求1.一種手持式智能測振表，其特征是它由裝在外殼內(nèi)的保護(hù)濾波模塊、積分器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)系統(tǒng)、顯示模塊和電源等組成，其中保護(hù)濾波模塊的輸入端接外殼上的信號端子，輸出端接積分器的輸入引腳，積分器的輸出端接模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入引腳，單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線、控制總線和地址總線分別接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器和顯示模塊的相應(yīng)引腳，并由電源提供以上各部分的工作電壓。
2.按權(quán)利要求1.所述的手持式智能測振表，其特征是所述的保護(hù)濾波模塊由保護(hù)電路后連接濾波電路組成，其入口端與表殼上的傳感器插口相接，輸出端接積分器。
3.按權(quán)利要求2.所述的手持式智能測振表，其特征是所述的積分器輸入端與保護(hù)濾波模塊相接，由積分電路對信號進(jìn)行處理，輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連。
4.按權(quán)利要求3.所述的手持式智能測振表，其特征是所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其輸入端與積分器相連，輸出端接單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線，它的啟動端按單片機(jī)系統(tǒng)的讀信號端和地址線。
5.按權(quán)利要求4.所述的手持式智能測振表，其特征是所述顯示模塊的讀寫端分別接單片機(jī)系統(tǒng)的讀信號端和寫信號端，數(shù)據(jù)線接單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線，復(fù)位端經(jīng)一個(gè)反向門接到單片機(jī)系統(tǒng)的RST端，片選端和指令/數(shù)據(jù)選擇端則由單片機(jī)系統(tǒng)的地址總線經(jīng)譯碼得到。
6.按權(quán)利要求5.所述的手持式智能測振表，其特征是單片機(jī)系統(tǒng)包括CPU＋ROM＋RAM，它通過其數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與模數(shù)轉(zhuǎn)換器及顯示模塊相連接。
專利摘要手持式智能測振表由裝在外殼內(nèi)的保護(hù)濾波模塊、積分器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)系統(tǒng)、顯示模塊和電源等組成。它是以單片機(jī)系統(tǒng)為核心，結(jié)合先進(jìn)的信號處理技術(shù)和動態(tài)顯示技術(shù)而構(gòu)成的新型電子儀器，是一個(gè)帶有頻譜和波形分析功能的微型振動測量和分析儀表，可用于各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動檢測，能為現(xiàn)場的振動分析工程師提供豐富的振動動態(tài)信息，使用戶在很短的時(shí)間里檢測和診斷出旋轉(zhuǎn)機(jī)械的許多常見故障。
文檔編號G01M7/00GK2252986SQ9523447
公開日1997年4月23日 申請日期1995年8月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月22日
發(fā)明者董侃, 于文虎 申請人:山東省電力試驗(yàn)研究所