本發(fā)明屬于振動監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于靜電傳感器的傳動帶橫向振動監(jiān)測裝置及方法。

背景技術(shù)：

帶傳動是一種利用柔性帶進行運動或動力傳遞的機械傳動形式，具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、可緩和載荷沖擊、適于遠距離傳動、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便等優(yōu)點，因此在各類動力機械中得到了應(yīng)用廣泛。然而，由于傳動帶本身的柔性以及帶輪之間的大跨度，傳動帶工作時會產(chǎn)生橫向振動，從而帶來傳動噪聲、降低傳動精度、加速疲勞磨損、減少設(shè)備壽命。對傳動帶橫向振動進行在線測量是機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測以及故障預(yù)測和診斷的必要手段，對提高設(shè)備的可靠性、減少停機時間具有重要的現(xiàn)實意義。

傳統(tǒng)的接觸式振動測量儀表，如加速度計、應(yīng)變儀等，由于傳動帶的軸向運動而無法安裝并使用；用于旋轉(zhuǎn)軸振動測量的各種接近傳感器，如電渦流式、超聲式、電容式接近傳感器，也由于被測物體材料性質(zhì)、安裝條件等因素而無法應(yīng)用；目前，對傳動帶橫向振動的測量主要依靠激光位移傳感器，它具有測量精度高、頻帶寬等優(yōu)點，但其價格昂貴，難以在常規(guī)的工業(yè)場合廣泛應(yīng)用，而且精密的光學(xué)器件也無法在多塵、惡劣及極端環(huán)境中使用。傳動帶在運行過程中，由于與帶輪、空氣的接觸和摩擦，其表面會積累一定數(shù)量的靜電荷，從而在其周圍空間形成一個靜電場。傳動帶的軸向與橫向運動使該靜電場不斷變化，通過對該靜電場進行檢測，可推斷傳動帶的運動信息。本發(fā)明提出一種基于靜電傳感器的傳動帶振動監(jiān)測裝置及方法，該裝置將條形靜電傳感器置于傳動帶上方，以對其周圍靜電場進行檢測，通過對靜電信號進行處理與分析，獲得傳動帶橫向振動頻率、振動位移等信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于靜電傳感器的傳動帶振動監(jiān)測裝置及方法，其特征在于，所述振動監(jiān)測裝置為傳動帶套在帶輪式，在傳動帶上方或者下方放置靜電傳感器，靜電傳感器的金屬電極的裸露面面向傳動帶安裝，金屬電極、電荷放大器、二級放大器和低通濾波器串聯(lián)組成信號調(diào)理電路，以對傳動帶周圍靜電場進行檢測；信號調(diào)理電路置于金屬外殼內(nèi)進行密封屏蔽，以降低外界電磁干擾；

所述靜電傳感器輸出信號由嵌入式信號處理模塊進行采集與處理，以獲得傳動帶振動參數(shù)。

所述靜電傳感器的金屬電極為條形，其三個面包覆在絕緣體中、裸露面面向傳動帶安裝，其寬度方向沿傳動帶的軸向運動方向，其長度小于傳動帶的寬度，其寬度根據(jù)振動測量的空間分辨率要求進行設(shè)定，以1至4毫米為宜。

所述靜電傳感器到傳動帶平衡位置的距離根據(jù)傳動帶振動幅度進行設(shè)定，在不發(fā)生碰撞的前提下，應(yīng)使傳感器盡量靠近傳動帶，以獲得較強的信號幅度。

所述靜電傳感器由金屬電極和信號調(diào)理電路構(gòu)成；

所述信號調(diào)理電路采用電荷放大器將金屬電極輸出的感應(yīng)電荷信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并經(jīng)二級放大電路和低通濾波電路進行調(diào)理。

所述嵌入式信號處理模塊采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器對靜電信號進行實時采集，并由嵌入式微處理器對信號進行在線處理，以獲得傳動帶振動參數(shù)。

所述基于靜電傳感器的傳動帶振動測量方法是根據(jù)傳動帶橫向振動引起金屬電極感應(yīng)電荷周期性變化進行測量，當傳動帶接近金屬電極時，感應(yīng)電荷量增加，靜電信號幅度增大，反之靜電信號幅度減小，對靜電信號進行頻譜分析而得到傳動帶橫向振動位移頻譜，其譜峰位置對應(yīng)于橫向振動模態(tài)頻率，譜峰幅度定性表示振動模態(tài)的橫向位移。

本發(fā)明的有益效果是所提供的振動監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，易于安裝和維護，并且適于在高溫、多塵的惡劣工業(yè)條件下應(yīng)用，是一種全新的傳動帶振動監(jiān)測技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為傳動帶振動監(jiān)測裝置原理結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.傳動帶；2.帶輪；3.靜電傳感器；4.金屬電極；5.絕緣體；6.電荷放大器；7.二級放大器；8.低通濾波器；9.金屬外殼；10.嵌入式信號處理模塊。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種基于靜電傳感器的傳動帶振動監(jiān)測裝置及方法。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明予以說明如下：

圖1所示為傳動帶振動監(jiān)測裝置原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖中所示振動監(jiān)測裝置為傳動帶1套在帶輪2上，在傳動帶1上方或者下方放置靜電傳感器3，靜電傳感器3的金屬電極4為條形，其三個面包覆在絕緣體5中、裸露面面向傳動帶1安裝；金屬電極4、電荷放大器6、二級放大器7和低通濾波器8串聯(lián)組成信號調(diào)理電路，以對傳動帶周圍靜電場進行檢測；其金屬電極4的感應(yīng)電荷信號由電荷放大器6轉(zhuǎn)換為電壓信號，進而由二級放大器7和低通濾波器8進行調(diào)理；信號調(diào)理電路置于金屬外殼9內(nèi)進行密封屏蔽，以降低外界電磁干擾.。靜電傳感器3的輸出信號由嵌入式信號處理模塊10進行實時采集與處理，以獲得傳動帶振動參數(shù)。

傳動帶1在運動過程中與帶輪2發(fā)生接觸和摩擦，致使傳動帶1表面積累一定數(shù)量的靜電荷，從而在傳動帶1周圍空間形成一個靜電場。傳動帶1的軸線和橫向運動使該靜電場不斷變化，將靜電傳感器3置于傳動帶1下方，可對該靜電場進行檢測，進而根據(jù)靜電傳感器3的輸出信號推斷傳動帶1的運動信息。

靜電傳感器3到傳動帶1的距離應(yīng)在安全范圍內(nèi)盡量靠近傳動帶1，以獲得較強的感應(yīng)電荷信號。其寬度方向沿傳動帶1的軸向運動方向，其長度小于傳動帶1的寬度，其寬度可根據(jù)振動測量的空間分辨率要求進行設(shè)定，一把以1至4毫米為宜。

本發(fā)明基于靜電傳感器的傳動帶振動測量方法是根據(jù)靜電感應(yīng)原理，當傳動帶1接近靜電傳感器3時，感應(yīng)電荷量增加，靜電信號幅度增大，反之靜電信號幅度減小。為獲得傳動帶1的振動參數(shù)，本發(fā)明通過對靜電信號進行頻譜分析，可得到傳動帶1的橫向振動位移頻譜，其譜峰位置對應(yīng)于橫向振動模態(tài)頻率，譜峰幅度可定性表示振動模態(tài)的橫向位移。