專利名稱：便攜式機械故障檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種檢測儀，尤其涉及一種機械故障的檢測儀。
目前，機械故障檢測儀，國內(nèi)已有一些產(chǎn)品，除大型專家檢測系統(tǒng)外，其余均為機械振動參數(shù)的檢測儀表。在這些儀表中，有單項測量的儀表(如只能測量振動加速度或速度的儀表)，也有引進日本加以改裝的多個參數(shù)測量的儀表(如測量振動加速度、速度、位移量的儀表)，這些儀表基本上都是專門針對旋轉(zhuǎn)式機械故障的檢測而設(shè)計的，主要有以下不足之處1、位移峰—峰值檢測誤蓋大。此電路在設(shè)計上多為峰值平均值電路，電路簡單，對于正交非正弦波形檢測，誤差較大。
2、無最大值保持電路。不能檢測瞬時的最大值。對一般的短時振動或間歇式振動的檢測無能為力。
3、頻率范圍不寬。頻率范圍一般都標定在10～5000HZ，而實際上在10HZ附近誤差相當大。
4、數(shù)據(jù)范圍不寬，根據(jù)現(xiàn)有儀表的各種資料及說明，其數(shù)據(jù)測量最大顯示值為加速度200米/秒2～250米/秒2，速度100毫米/秒～200毫米/秒；位移2～5毫米。
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有的機械故障檢測裝置的上述缺陷，提供一種新型的達到真正的峰—峰值檢波的精確度高、功耗低的機械故障檢測儀。
本實用新型的技術(shù)方案為由傳感器、信號處理及計算電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)顯示電路及電源電路組成，傳感器采用剪切式壓電加速度傳感器，信號處理及計算電路由電荷放大器、濾波及頻段選擇電路、倍率選擇電路、兩個積分電路、平均值檢波器、有效值計算單元、峰—峰值檢波器所組成。峰—峰值檢波電路包括四個運放及其它阻容元件所構(gòu)成兩個半波整流放大電路、一運放及其附屬元件構(gòu)成減法器。四個運放選用四運放集成電路。位移信號的正、負半波分別經(jīng)二個半波整流及放大電路進行正、負半波整流。同時進行高增益放大，二路輸出分別為正、負半波峰值，經(jīng)減法器輸出真峰—峰值。
本實用新型為了測量機械起動瞬間的振動速度和位移，在檢測速度和位移的電路中均設(shè)有最大值保持電路，它由二個運放電路、三個模擬開關(guān)及其它阻容元件組成，后級運放輸出跟隨電壓并反饋至前級運放輸入端，前級運放輸出端腳與后級運放輸入端腳間串接有二個模擬開關(guān)，二個模擬開關(guān)間取電壓信號反饋至前級運放另一輸入端，另一模擬開關(guān)為清零開關(guān)。
本實用新型的電源電路采用單電源轉(zhuǎn)換成雙電源的電路，將90伏直流電轉(zhuǎn)換為+4.5伏、-4.5伏直流電。
附

圖1為本實用新型電路框圖；附圖2為本實用新型峰—峰值檢波器電路圖；附圖3為本實用新型最大值保持電路電路圖；附圖4為本實用新型電源電路的電路圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細說明。
本實用新型由壓電加速度傳感器、倍率選擇電路、兩個積分電路、平均值檢波器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)顯示電路及電源電路所組成。峰—峰值檢波器由四運放集成電IC2(TL064)電阻R、R6～R13、二極管D1～D4、電容C3～C8、運放IC3組成，輸入信號同時送至IC2的3、5腳，分別進行精密正、負半波整流，并進行高增益放大，放大后的負半波信號由R6、R7對C3、C4快速充電，直到8腳電壓與3腳相等為止，而8腳電壓又與C4上電壓相等，三腳信號達到峰值的極短時間內(nèi)，電容C4上電壓達峰值，R7、R8為電容電荷泄放電阻，R7R8C3C4取值必須滿足對5赫茲信號一周期內(nèi)峰值電壓降低不超過2％，8腳輸出為負半波峰值，同理，14腳輸出為正半波峰值，二路信號送到IC3相減，IC3腳1輸出真峰—峰值。C7、C8起平滑輸出電壓的作用。本實用新型還在有效值計算單元、峰—峰值檢波器中均設(shè)有最大值保持電路，它由運放集成電路IC4、模擬開關(guān)4066及清零開關(guān)、電阻R14～R16、電容C所組成，電容C為保持電容跨接于IC45腳及地間，IC4的7腳輸出跟隨電壓并反饋至IC4的2腳，IC4 1腳與5腳串接有4066的1、2、4、3腳間構(gòu)成的二個模擬開關(guān)及電阻R16，兩模擬開關(guān)間取電壓信號經(jīng)電阻R15反饋送至IC4的2腳，當3腳電壓高于2腳電壓時，1腳輸出高電平，由R14接至模擬開關(guān)4066控制端5、13腳，使模擬開關(guān)導(dǎo)通，高電平對電容C快速充電，當電容C上電壓略大于IC4 3腳電壓時，IC4的1腳輸出低電平，使模擬開關(guān)關(guān)斷，電容C上電壓得以保持。電源電路由9伏直流電、電阻R1～R5、集成運放IC4、三極管T1、T2及電容C1、C2組成，R1、R2串聯(lián)后與9伏電源并聯(lián)，兩電阻相等，其連接點為電源電壓中點，中點電位接入運放同相輸入端3腳，輸出端1腳經(jīng)過R3與T1、T2基極相連，T1集電極經(jīng)R4接9伏電源正極，T2集電極經(jīng)R5接9伏電源負極，T1、T2發(fā)射極聯(lián)在一起并反饋至運放反向輸入端2腳，2腳電位始終與3腳電位近似相等，即為兩組電源的地，R4、R5一端分別輸出+4.5伏、-4.5伏、兩電容C1、C2分別并在+4.5伏、-4.5伏兩組電源的兩端，起濾波作用。壓電加速度傳感器采用剪切式壓電加速度傳感器，其輸出量為電荷。將加速度電荷信號送入電荷放大器轉(zhuǎn)換成電壓信號，將此電壓信號濾波后，可供選擇的頻段有5～5KHZ，5～500HZ，5～50HZ三個頻段。由于低頻振動是一般機械振動的主振頻率，因此每個頻段均含低頻區(qū)域，若主振頻率為較高頻率，亦可進行判斷確定。加速度信號通過單峰平均值檢波電路，檢出加速度單峰平均值。另外對加速度信號進行一次積分后，求出速度信號，送入真有效值電路，檢出速度有效值(振動烈度)。將速度信號再進行一次積分，求出位移信號，再進行真峰—峰值檢波，檢出位移峰—峰值。為了能對一般的低頻機械振動均能進行測量(如往復(fù)式機械振動)，特設(shè)立了兩倍率檔和十倍率檔，主要是針對低頻大擺幅振動。各振動量的最大測量范圍為加速度單峰值500米/秒2，速度有效值1000毫米/秒，位移峰—峰值20毫米。為了使瞬時最大速度有效值和位移真峰—峰值記錄下來，或?qū)m時振動及間歇振動進行測量，特設(shè)立了最大值保持電路。雖采用的是模擬保持方式，但通過合理地設(shè)計，保持時間可在10分鐘內(nèi)誤差不超過±5％±4個字，可適時顯示讀出。
本實用新型具有以下優(yōu)點1、實現(xiàn)了真正的峰—峰值檢波，避免了峰—峰檢波造成的誤差，同時考慮了5～2000赫茲(HZ)的寬頻率范圍，1毫伏(mv)～1伏大跨度信號幅度的精度要求。
2、增設(shè)了最大值保持電路，可適應(yīng)各種場合瞬時大擺幅振動的測量，可在10分鐘時間內(nèi)，保持誤差不超過±5％±4個字。
3、將單電源轉(zhuǎn)變?yōu)殡p電源，即使電池電壓降低，仍然保持對稱交換，消除了由電源電壓降低帶來的測量誤差。
4、測量范圍寬、信號幅度范圍寬。從5赫茲(HZ)低頻到5千赫茲。即適用于旋轉(zhuǎn)式機械振動的測量，又適用于更低頻率振動的往復(fù)式機械的測量。
5、測量物理參數(shù)多，可測振動加速度單峰平均值，速度有效值和位移真峰—峰值。
6、極低的功耗和極低的負載電流。
7、性能穩(wěn)定、測量精度高、抗干擾性強、耐濕度高，使用壽命長。
權(quán)利要求1.一種便攜式機械故障檢測儀，由傳感器、信號處理及計算電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)顯示電路及電源電路所組成，其特征在于信號處理及計算電路中檢測位移的峰—峰值檢波器由四個運放及其它阻容元件構(gòu)成的兩個半波整流及放大電路、及由運放(IC3)及其附屬元件構(gòu)成的減法器所組成，位移信號的正、負半波分別經(jīng)二個半波整流及放大電路進行正、負半波整流，并進行放大，二路輸出分別為正、負半波峰值，經(jīng)減法器相減輸出真峰—峰值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式機械故障檢測儀。其特征在于兩個半波整流及放大電路中的四個運放器采用四運放集成電路(TL064)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種便攜式機械故障檢測儀，其特征在于信號處理及計算電路包括電荷放大器、濾波及頻段選擇電路、倍率選擇電路、兩個積分電路、平均值檢波器、有效值計算單元、峰—峰值檢波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式機械故障檢測儀，其特征在于設(shè)有最大值保持電路，它由兩個運放電路、三個模擬開關(guān)及其它阻容元件組成；后級運放輸出跟隨電壓并反饋到前級運放一輸入端，前級運放輸出端腳與后級運放輸入端腳間串接有二個模擬開關(guān)，另一模擬開關(guān)為清零開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種便攜式機械故障檢測儀，其特征在于設(shè)有最大值保持電路，它由兩個運放電路、三個模擬開關(guān)及其它阻容元件組成；后級運放輸出跟隨電壓并反饋到前級運放一輸入端，前級運放輸出端腳與后級運放輸入端腳間串接有二個模擬開關(guān)，另一模擬開關(guān)為清零開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式機械故障檢測儀，其特征在于電源電路采用單電源變換雙電源電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種便攜式機械故障檢測儀，其特征在于電源電路采用單電源變換雙電源電路。
專利摘要本實用新型公開了一種便攜式機械故障檢測儀，由傳感器、信號處理及計算電路、A/D轉(zhuǎn)換器及數(shù)據(jù)顯示電路組成，位移的檢測采用了真峰—峰值檢波，增設(shè)了最大值保持電路及雙電源電路。從而避免了現(xiàn)有技術(shù)非真峰—峰檢波及電源電壓降低帶來的誤差，而且可適用于瞬時大擺幅振動的測量，測量頻率范圍寬，精度高，可測量物理參數(shù)多，功耗低，抗干擾強，耐濕度高，不僅適用于旋轉(zhuǎn)式機械振動的測量，而且適用于往復(fù)式機械振動的測量。
文檔編號G01N3/00GK2355320SQ9822431
公開日1999年12月22日 申請日期1998年6月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月15日
發(fā)明者黃熾強, 施昌文, 袁容民 申請人:中國人民解放軍南昌陸軍學(xué)院