一種利用振動(dòng)傳感器作為工況音檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出一種利用測(cè)振的加速度傳感器作為煤礦設(shè)備工況音檢測(cè)的裝置，涉及煤礦設(shè)備監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。所謂工況音即設(shè)備開/停及運(yùn)行時(shí)的聲音，工況音用于對(duì)外部沒有動(dòng)作的煤礦機(jī)械設(shè)備進(jìn)行工況監(jiān)測(cè)。本實(shí)用新型包括兩軸加速度傳感器、加速度放大器、兩極積分器、單片機(jī)及以太網(wǎng)接口；加速度傳感器是利用設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)的振動(dòng)傳感器，無需另外安裝，將兩軸加速度測(cè)量到的信號(hào)傳送到振動(dòng)放大器進(jìn)行放大，再由兩級(jí)積分器將加速度信號(hào)變換成振動(dòng)的振幅信號(hào)，其輸出信號(hào)送到單片機(jī)進(jìn)行采樣和A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)字振動(dòng)信號(hào)在單片機(jī)中合成為一路立體聲工況音信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式，經(jīng)以太網(wǎng)接口由煤礦工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)降孛娴目刂朴弥鳈C(jī)，主機(jī)對(duì)接收到的工況音信號(hào)進(jìn)行播放。優(yōu)點(diǎn)：無需另外安裝拾音器，利用己有的振動(dòng)傳感器實(shí)現(xiàn)了煤礦井下設(shè)備工況音檢測(cè)，有利于在多工作設(shè)備的環(huán)境下工作，幫助操作人員及時(shí)準(zhǔn)確的了解設(shè)備的運(yùn)行情況。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及煤礦設(shè)備工況音檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種煤礦設(shè)備工況音檢測(cè) 裝直。 -種利用振動(dòng)傳感器作為工況音檢測(cè)裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 在煤礦遠(yuǎn)程控制時(shí)，通過工業(yè)以太網(wǎng)在地面控制井下工作設(shè)備，常采用工業(yè)電視 來監(jiān)視被控設(shè)備的工作情況，但當(dāng)設(shè)備屬于內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的設(shè)備時(shí)，外部看不到動(dòng)作，無法用工 業(yè)電視來監(jiān)視這些設(shè)備工作情況。此時(shí)，常用拾音器來檢測(cè)此類設(shè)備開啟與停機(jī)時(shí)的工況 音，并通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)字化的工況音傳送到地面，在地面用喇叭來播放工況音，用來輔助操作 人員識(shí)別該水泵是否正常開啟與停機(jī)。但拾音器需要專門安裝，增加成本。另外當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)有 多個(gè)工作設(shè)備時(shí)，拾音器不容易區(qū)別到底是哪臺(tái)設(shè)備處于工作狀態(tài)，形成誤判。本實(shí)用新型 提出利用設(shè)備振動(dòng)傳感器的信號(hào)，通過兩級(jí)積分器，將振動(dòng)的加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成普通振動(dòng) 幅值表示的工況音信號(hào)，經(jīng)煤礦工業(yè)以太網(wǎng)傳輸后，由地面控制用計(jì)算機(jī)將此工況音信號(hào) 進(jìn)行播放。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型提出一種煤礦設(shè)備工況音檢測(cè)裝置，利用加速度振動(dòng)傳感器，經(jīng)兩次 積分后形成工況音信號(hào)，對(duì)該工況音進(jìn)行采樣和數(shù)字化，合成一路立體聲工況音，并通過煤 礦井下工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)降孛婵刂剖遥美冗M(jìn)行播放，用來幫助操作人員了解井下設(shè)備 的實(shí)際工作狀況。
[0004] 本實(shí)用新型是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種用加速度測(cè)振傳感器作為煤礦設(shè)備工 況音檢測(cè)的裝置，包括兩軸加速度傳感器、振動(dòng)放大器、兩級(jí)積分器、單片機(jī)及以太網(wǎng)接口； 兩軸加速度傳感器測(cè)量到設(shè)備X方向和Υ方向兩路振動(dòng)信號(hào)，該兩路振動(dòng)信號(hào)分別送到兩 個(gè)振動(dòng)放大器進(jìn)行放大。由于振動(dòng)加速度傳感器測(cè)量的是設(shè)備振動(dòng)的加速度信號(hào)，不是通 常的振動(dòng)幅值信號(hào)，因此，加兩級(jí)積分器，將加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成振幅信號(hào)，積分器輸出信號(hào) 送到單片機(jī)進(jìn)行采樣和A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)字化后的振動(dòng)幅度信號(hào)代表的是同一個(gè)設(shè)備X和Υ兩 個(gè)不同方向的振動(dòng)，在單片機(jī)中將這兩路信號(hào)合成為一路雙通道立體聲的工況音信號(hào)，即 左右兩個(gè)聲
[0005] 道一個(gè)為X方向振動(dòng)，一個(gè)為Υ方向振動(dòng)。將此工況音信號(hào)轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格
[0006] 式，并經(jīng)以太網(wǎng)接口由煤礦工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)降孛娴目刂朴弥鳈C(jī)，主機(jī)對(duì)接收到 的工況音信號(hào)進(jìn)行播放。
[0007] 其進(jìn)一步是：所述的單片機(jī)采用PIC18F66J60單片機(jī)，進(jìn)行兩路模擬信號(hào)的采樣 和兩個(gè)通道信號(hào)的合成。
[0008] 所述的積分器包括采用LM324四運(yùn)放模擬集成電路，其中每個(gè)運(yùn)放連接由RC電路 組成的積分網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成有源積分器，每個(gè)方向的振動(dòng)信號(hào)經(jīng)過兩級(jí)積分，第一級(jí)積分將加速 度轉(zhuǎn)換成速度，第二級(jí)積分將速度轉(zhuǎn)換成振動(dòng)幅值。
[0009] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)
[0010] 本實(shí)用新型的有益效果是：利用煤礦設(shè)備己有的振動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器，不需額外增加 傳感器，就能實(shí)現(xiàn)煤礦井下設(shè)備工況音檢測(cè)與傳輸，幫助操作人員及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行情 況。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是本實(shí)用新型電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 如圖1所示，一種用加速度測(cè)振傳感器作為煤礦設(shè)備工況音檢測(cè)的裝置包括：兩 軸加速度傳感器、振動(dòng)放大器、兩級(jí)積分器、單片機(jī)及以太網(wǎng)接口；加速度傳感器測(cè)量設(shè)備 X和Y方向的振動(dòng)信號(hào)，這兩路振動(dòng)信號(hào)分別送到兩路振動(dòng)放大器進(jìn)行放大，第一路放大后 的信號(hào)均進(jìn)行兩級(jí)積分處理，將加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成振動(dòng)幅值信號(hào)，兩路幅值信號(hào)送到單片 機(jī)的ΑΝ0和AN1模擬信號(hào)輸入端進(jìn)行采樣和A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)字化后的兩路信號(hào)在單片機(jī)中合 成為一路立體聲工況音信號(hào)，即立體聲的左右兩個(gè)聲道分別為X和Y方向的振動(dòng)，再將該立 體聲的工況信號(hào)轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式，并經(jīng)以太網(wǎng)接口由煤礦工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)降孛娴?控制用主機(jī)，主機(jī)對(duì)接收到的工況音信號(hào)進(jìn)行播放。振動(dòng)傳感器是用螺絲安裝在工作設(shè)備 需要測(cè)振動(dòng)的部位。
[0013] 所述的振動(dòng)傳感器為通用商品化兩軸測(cè)振加速度傳感器，所述的工業(yè)以太網(wǎng)為煤 礦己有的井上和井下監(jiān)測(cè)控制用工業(yè)以太網(wǎng)，所述的主機(jī)為普通計(jì)算機(jī)。
[0014] 該實(shí)用新型中使用的積分器作用為將加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成振動(dòng)幅值信號(hào)，由LM324 四運(yùn)放模擬集成電路組成，與兩級(jí)RC電路一齊組成兩級(jí)積分網(wǎng)絡(luò)，單級(jí)積分器的輸出為：
[0015] v =, jL 11： * 0 RC ! '
[0016] 所述的單片機(jī)采用PIC18F66J60單片機(jī)，AD轉(zhuǎn)換和以太網(wǎng)傳輸由具有以太網(wǎng)控制 器的單片機(jī)PIC18F66J60系列芯片為主構(gòu)成，該單片機(jī)具有64K閃存程序存儲(chǔ)器，39腳I/O 口，10Base-T以太網(wǎng)通信。支持IEEE 802. 3(TM)兼容的以太網(wǎng)控制器，支持10Base-T端 口，集成了 MAC接入層和lOBase-T物理層，專用的8KB發(fā)送/接收數(shù)據(jù)包緩沖器SRAM等， 并且具有普通單片機(jī)的功能，具有11通道的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊（A/D)和自動(dòng)采樣功能， 在實(shí)施中用了其中兩個(gè)通道模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0017] 兩路振動(dòng)幅值信號(hào)送到PIC18F66J60單片機(jī)的模擬輸入端ΑΝ0和AN1進(jìn)行實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)采集，變成兩路數(shù)字信號(hào)，并將其合成一路立體聲工況音信號(hào)，即一路成為左聲道，另 一路成為右聲道，該數(shù)字化的立體聲工況音信號(hào)存貯在單片機(jī)內(nèi)存中，通過以太網(wǎng)口 TP0UT 和TPIN實(shí)時(shí)傳送到工業(yè)太網(wǎng)中。根據(jù)PIC18F66J60單片機(jī)采樣頻率計(jì)算公式，當(dāng)晶體頻率 采用Fad=25MHz時(shí)，采樣頻率最高可達(dá)250kHz，完全能滿足兩路振動(dòng)信號(hào)，每路5kHz以內(nèi)動(dòng) 態(tài)采樣的要求。工業(yè)以太網(wǎng)通過標(biāo)準(zhǔn)的RJ45接口連接到1:1的脈沖變壓器CT，再連接到 PIC單片機(jī)的TP0UT+、TP0UT-、TPIN+、TPIN-四個(gè)端口，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)傳輸。經(jīng)以太網(wǎng)接口由 煤礦工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)降孛娴目刂朴弥鳈C(jī)，主機(jī)對(duì)接收到的工況音信號(hào)進(jìn)行播放。
【權(quán)利要求】
1. 一種利用振動(dòng)傳感器作為煤礦設(shè)備工況音檢測(cè)的裝置，其特征在于：包括兩軸加速 度振動(dòng)傳感器、振動(dòng)放大器、兩級(jí)積分器、單片機(jī)及以太網(wǎng)接口；振動(dòng)傳感器檢測(cè)到設(shè)備開 /停和運(yùn)行的振動(dòng)信號(hào)，振動(dòng)信號(hào)送到振動(dòng)信號(hào)放大器進(jìn)行放大，兩級(jí)積分器將加速度信號(hào) 轉(zhuǎn)換成振動(dòng)的幅值信號(hào)，振幅信號(hào)送到單片機(jī)進(jìn)行采校和A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)字化后的兩路振幅 信號(hào)在單片機(jī)中合成一路立體聲音頻信號(hào)，再轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式，并經(jīng)以太網(wǎng)接口由 煤礦工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)降孛娴目刂朴弥鳈C(jī)，主機(jī)對(duì)接收到的工況音信號(hào)進(jìn)行播放。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用振動(dòng)傳感器作為煤礦設(shè)備工況音檢測(cè)的裝置，其特 征在于：用兩級(jí)積分器，將加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成振動(dòng)的幅值信號(hào)；積分器采用LM324四運(yùn)放模 擬集成電路，每個(gè)運(yùn)放連接一個(gè)積分電路組成有源積分器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用振動(dòng)傳感器作為煤礦設(shè)備工況音檢測(cè)的裝置，其特 征在于：在單片機(jī)中將兩路數(shù)字化振幅信號(hào)合成一路立體聲音頻信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01H17/00GK203893938SQ201420164967
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】張凱, 楊楊, 朱晞旸 申請(qǐng)人:江蘇感知礦山科技股份有限公司