專利名稱：一種礦用便攜式振動信號采集記錄系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于采集和記錄煤礦設(shè)備工作狀態(tài)下的振動信號的儀器，特別是涉及一種能用于煤礦的便攜式振動信號采集記錄系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
煤礦包括TK大系統(tǒng):米煤系統(tǒng)、掘進(jìn)系統(tǒng)、機(jī)電系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)。近幾年煤礦生產(chǎn)設(shè)備的自動化和智能化程度越來越高，各個系統(tǒng)在煤炭生產(chǎn)過程中相互配合程度也越來越高，因此任何系統(tǒng)的任何設(shè)備出現(xiàn)故障都會嚴(yán)重影響煤礦煤炭生產(chǎn)，因此，加強(qiáng)對六大系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)，對煤礦實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效、高可靠性生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。對于煤礦而言，如何掌握使用生產(chǎn)設(shè)備，如何掌握運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)備維修技術(shù)，如何有效利用狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，減少由于生產(chǎn)運(yùn)輸設(shè)備故障導(dǎo)致的停工停產(chǎn)而造成的損失，提高設(shè)備的開機(jī)率，掌握設(shè)備的壽命情況，發(fā)揮其最大的潛能，是當(dāng)前煤礦煤炭安全生產(chǎn)中急需解決的重要問題，而解決此問題的先決條件是如何掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，即如何獲取設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)。煤礦的實(shí)際工作環(huán)境惡劣，潮濕、多粉塵，甚至是高瓦斯的環(huán)境，同時煤礦井下工作空間有限，工作時的機(jī)械振動大、噪聲高、光照低等。因此煤礦對于電子儀器的要求比較聞。目前，公知的振動信號采集記錄系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用于機(jī)械行業(yè)。一般的振動信號采集記錄儀器的構(gòu)造是由傳感器和主機(jī)兩部分組成。將振動傳感器固定在被測設(shè)備上，然后通過信號傳輸線將傳感器與主機(jī)連接，當(dāng)被測設(shè)備運(yùn)行時，振動傳感器將被測設(shè)備的振動信號進(jìn)行拾取并傳輸?shù)街鳈C(jī)上，由主機(jī)將信號記錄到存儲器上，同時主機(jī)屏幕上顯示數(shù)據(jù)。但是由于煤礦生產(chǎn)環(huán)境惡劣，其對于電子設(shè)備的電壓和電流等有著嚴(yán)格的要求，而且當(dāng)前很多便攜式振動信號采集記錄儀器無法達(dá)到防塵、防潮、防爆的要求，導(dǎo)致很多便攜式振動信號采集記錄設(shè)備無法應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)過程?，F(xiàn)有的一些礦用簡易振動信號的采集記錄系統(tǒng)功能單一，無法滿足振動分析技術(shù)的要求，限制了振動技術(shù)在煤礦上的應(yīng)用，因此振動信號的采集記錄系統(tǒng)及其在煤礦中的應(yīng)用案例鮮有報道。有鑒于煤礦生產(chǎn)環(huán)境的特殊性，本設(shè)計人基于豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極從實(shí)踐出發(fā)，設(shè)計了一種基于煤礦使用的便攜式振動信號采集記錄系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對煤礦設(shè)備振動加速度、速度、位移信號的采集和記錄功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種能用于煤礦的便攜式振動信號采集記錄系統(tǒng)，解決上述難題，以達(dá)到對煤礦設(shè)備工作狀態(tài)下的振動加速度、速度、位移信號進(jìn)行采集的目的。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種礦用便攜式振動信號采集記錄系統(tǒng)，由振動傳感器和主機(jī)組成，振動傳感器通過礦用信號電纜與主機(jī)連接，主機(jī)包括嵌入式主板、數(shù)據(jù)采集卡、存儲器、信號調(diào)理板、鍵盤、顯示屏、電池組、絕緣外殼和儀器開關(guān)。振動傳感器對被測設(shè)備的振動加速度信號進(jìn)行拾取之后，將信號通過礦用信號電纜傳入主機(jī)，主機(jī)的信號調(diào)理板對傳入的振動加速度信號進(jìn)行去耦、濾波、和信號轉(zhuǎn)換的處理后，振動加速度信號轉(zhuǎn)換成振動加速度、速度、位移三種信號，然后數(shù)據(jù)采集卡對三種振動信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，嵌入式主板將采集到的數(shù)據(jù)記錄到存儲器中，從而實(shí)現(xiàn)對振動加速度、速度、位移信號的采集和記錄，并將采集到的數(shù)據(jù)在主機(jī)上實(shí)時顯示。主機(jī)上設(shè)置有通信接口和信號采集接口，主機(jī)可以通過通信接口與計算機(jī)進(jìn)行交互，用于實(shí)現(xiàn)記錄的振動數(shù)據(jù)的導(dǎo)出和主機(jī)與計算機(jī)的通信，主機(jī)通過信號采集接口與振動傳感器連接。本發(fā)明的為了適應(yīng)煤礦的工作環(huán)境對系統(tǒng)設(shè)備做了如下的技術(shù)措施:
1、主機(jī)的電池組采用可充電的鎳氫電池,可以通過主機(jī)上的充電接口對電池組進(jìn)行充電，電池組內(nèi)部封裝有防止發(fā)生電路短路的保護(hù)電路；
2、主機(jī)外殼做了防水、防塵、防靜電的處理，并采用密封墊圈對接口進(jìn)行了密封處理；
3、采用小電流、低電壓的低功耗的數(shù)據(jù)采集卡和主板；
4、根據(jù)煤安認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)對信號調(diào)理板進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計過程中選用小電阻、低電容的電器元件；
5、主機(jī)的充電接口、通信接口、數(shù)據(jù)采集接口均采用防水、防靜電的接插件，并用熱熔膠和/或環(huán)氧樹脂進(jìn)行了密封處理；
6、采用噴涂三防漆的方式對所有電路板進(jìn)行了防塵、防水和防靜電的三防處理；
7、采用固定在主機(jī)外殼上的有一定厚度的有機(jī)玻璃罩對主機(jī)顯示屏進(jìn)行防護(hù)。本發(fā)明從解決煤礦振動信號采集問題出發(fā)，研制了一種礦用便攜式振動信號采集記錄系統(tǒng)，解決了信號采集記錄設(shè)備的很多不足之后，使得其能夠在煤礦上安全使用，同時能夠?qū)γ旱V設(shè)備振動信號進(jìn)行實(shí)時采集和記錄，為煤礦設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與檢驗(yàn)和故障診斷系統(tǒng)的建立提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為提高前述煤礦六大系統(tǒng)的自動化和智能化提供重要的數(shù)據(jù)支持，為煤礦井下機(jī)械設(shè)備的設(shè)計與優(yōu)化提供原始的翔實(shí)現(xiàn)場數(shù)據(jù)和試驗(yàn)記錄。本發(fā)明解決煤礦設(shè)備的振動參數(shù)的獲取分析問題，并能達(dá)到的數(shù)據(jù)采集過程中的實(shí)時顯示，為今后井下設(shè)備振動信號的分析提供了先決條件。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明的具有良好的信號調(diào)理功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對振動加速度、速度、位移信號的采集和記錄工作；
2、本發(fā)明采用既防高溫又防高濕的低功耗的主板和信號采集卡，在信號調(diào)理板電路設(shè)計過程中采用低功耗的電器元件，電池組內(nèi)采用保護(hù)電路，同時對主機(jī)外殼做了防靜電處理，因此儀器能夠?qū)崿F(xiàn)防塵、防水、防靜電的功能，達(dá)到了國家煤礦用電器的有關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)；
3、本發(fā)明采用了8G容量的CF存儲卡，使存儲能力得到了很大的提高；
4、本發(fā)明采用的嵌入式主板作為主板，同時采用采集通道多、采樣頻率高的數(shù)據(jù)采集卡，使得本發(fā)明的MCU的功能更強(qiáng)大；
5、本發(fā)明的設(shè)計體積小、質(zhì)量輕便于攜帶，同時具有可操作性強(qiáng)、存儲容量大的特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的外觀示意圖。圖2是本發(fā)明的橫剖面構(gòu)造示意圖。圖3是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
1:振動傳感器2:主機(jī)
3:礦用信號電纜4:顯示屏
5:信號采集接口6:鍵盤
7:主機(jī)外殼8:充電接口
9:開關(guān)10:通信接口
I1:信號調(diào)理電路板12:電池組
13:數(shù)據(jù)采集卡14:嵌入式主板
15:存儲器16:總線
17:保護(hù)電路18:鎳氫電池。
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段和功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的一種礦用便攜式振動信號采集記錄系統(tǒng)的具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實(shí)施方式
的說明，當(dāng)可對本發(fā)明達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得以更加深入且具體的了解，然而所附圖僅是提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。如圖1所示的本發(fā)明一種礦用便攜式振動信號采集記錄系統(tǒng)的外觀示意圖，系統(tǒng)包括振動傳感器I和主機(jī)2兩部分組成，傳感器I和主機(jī)2通過礦用信號電纜3進(jìn)行信號傳輸。從主機(jī)外觀來看，主機(jī)主要由顯示屏4、數(shù)據(jù)輸入接口 5、鍵盤6、主機(jī)外殼7、充電接口 8、主機(jī)開關(guān)9和通信接口 10組成。其中顯示屏4采用6.5寸IXD顯示屏，主機(jī)外殼選用7具有防水、防塵、防靜電的材料，數(shù)據(jù)輸入接口 5與礦用信號電纜3連接用來傳輸加速度信號，通信接口 10與計算機(jī)連接，用于實(shí)現(xiàn)記錄的振動數(shù)據(jù)的導(dǎo)出和主機(jī)2與計算機(jī)的通信，充電接口 8用于對主機(jī)2的電池組12進(jìn)行充電。如圖2所示的本發(fā)明一種礦用便攜式振動信號采集記錄系統(tǒng)主機(jī)的橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖，主機(jī)的絕緣外殼內(nèi)封裝有信號調(diào)理板11、電池組12、數(shù)據(jù)采集卡13、嵌入式主板14、存儲器15以及鍵盤6和顯示屏4。其中數(shù)據(jù)采集卡13和14選用能夠防高溫、防高濕的低功耗電路，信號調(diào)理板11的設(shè)計過程中也選用低功耗設(shè)計，為了使主機(jī)的攜帶方便電池組12選用內(nèi)置形式，將電池組12固定在信號調(diào)理板11上，顯示屏4選用6.4寸IXD顯示屏并通過主機(jī)外殼上的有機(jī)玻璃罩進(jìn)行保護(hù)，主機(jī)內(nèi)封裝的所有電路板都噴涂三防漆進(jìn)行防塵、防水和防靜電的三防處理。如圖3所示的本發(fā)明一種礦用便攜式振動信號采集記錄系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖，振動傳感器I對被測設(shè)備的振動加速度信號進(jìn)行拾取之后，將信號通過煤礦用信號電纜傳入主機(jī)，主機(jī)的信號調(diào)理板11對傳入的振動加速度信號進(jìn)行去耦、濾波、和信號轉(zhuǎn)換的處理后，振動加速度信號轉(zhuǎn)換成振動加速度、速度、位移三種信號，然后數(shù)據(jù)采集卡13對三種振動信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，嵌入式主板14通過總線16控制數(shù)據(jù)采集卡13，將采集到的數(shù)據(jù)記錄到存儲器15中，從而實(shí)現(xiàn)對振動加速度、速度、位移信號的采集和記錄，并將采集到的數(shù)據(jù)在顯示屏上實(shí)時顯示，可以通過鍵盤6對信號采樣頻率、通道、存儲文件名等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。本發(fā)明一種礦用便攜式振動信號采集記錄系統(tǒng)，選用Windows CE操作系統(tǒng)，此系統(tǒng)是當(dāng)前比較成熟的嵌入式系統(tǒng)，此系統(tǒng)操作界面友好，具有良好的可操作性。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種礦用便攜式振動信號采集記錄系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于:由振動傳感器(I)和主機(jī)(2)組成，所述的振動傳感器(I)通過礦用信號電纜(3)與主機(jī)(2)連接，所述的主機(jī)(2)包括嵌入式主板(14)、數(shù)據(jù)采集卡(13)、存儲器(15)、信號調(diào)理板(11)、鍵盤(6)、顯示屏(4)、電池組(12)、絕緣外殼(7)和開關(guān)(9)； 所述的主機(jī)(2)采用Windows CE操作系統(tǒng)并具有多路數(shù)據(jù)采集功能，能夠通過軟件控制數(shù)據(jù)采集的通道數(shù)和采樣頻率；其上設(shè)置有通信接口( 10)、信號采集接口(5)、充電接口(8);所述的通信接口(10)用于主機(jī)(2)與計算機(jī)之間的連接，實(shí)現(xiàn)振動數(shù)據(jù)的導(dǎo)出和主機(jī)(2)與計算機(jī)的通信；所述的信號采集接口(5)用于主機(jī)(2)與振動傳感器(I)的連接；所述的充電接口(8)用于對主機(jī)(2)的電池組(12)充電； 所述的嵌入式主板(14)與數(shù)據(jù)采集卡(13)通過總線(16)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸； 所述的電池組(12)為內(nèi)置電池，便于主機(jī)的供電，電池組內(nèi)部封裝有防止發(fā)生電路短路的保護(hù)電路(17 )和鎳氫電池(18 ); 采集記錄系統(tǒng)通過信號調(diào)理板(11)對振動傳感器(I)采集到的振動信號進(jìn)行去耦、濾波、和轉(zhuǎn)換，將信號轉(zhuǎn)換成振動加速度、速度、位移三種振動信號，數(shù)據(jù)采集卡(3)對所述的三種振動信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，嵌入式主板(14)將采集到的數(shù)據(jù)存儲到存儲器(15)中，從而實(shí)現(xiàn)對三種振動信號的采集和記錄。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠應(yīng)用于煤礦設(shè)備的便攜式振動信號采集記錄系統(tǒng)。由振動傳感器、主機(jī)順序串接組成，其中所述的主機(jī)包括主板、數(shù)據(jù)采集卡、存儲器、信號調(diào)理板、鍵盤、顯示屏、電池組和絕緣外殼。振動傳感器通過信號采集接口與主機(jī)連接。振動傳感器通過強(qiáng)磁吸座與待測設(shè)備接觸，傳感器將測得的振動信號通過礦用信號電纜傳遞給信號調(diào)理板，信號調(diào)理板將傳來的振動信號轉(zhuǎn)換成振動加速度、速度、位移三種信號，數(shù)據(jù)采集卡對三種信號進(jìn)行采集，再通過主板控制，將采集卡采集的二進(jìn)制數(shù)據(jù)存儲到CF存儲卡上，在顯示屏上顯示采集到的數(shù)據(jù)波形。本發(fā)明的內(nèi)部電路設(shè)計符合煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范和要求，而且數(shù)據(jù)采樣精度高，具有防爆、防塵、防水功能。
文檔編號G01H17/00GK103175605SQ20131008468
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者吳淼, 薛光輝, 吉曉冬, 劉頔, 楊子賢, 姜海, 周游, 趙新贏, 周劍鋒, 李旭, 杜毅博 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)