專(zhuān)利名稱(chēng)：一種礦用便攜式振動(dòng)信號(hào)采集記錄系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型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(dòng)信號(hào)的儀器，特別是涉及一種能用于煤礦的便攜式振動(dòng)信號(hào)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(dòng)化和智能化程度越來(lái)越高，各個(gè)系統(tǒng)在煤炭生產(chǎn)過(guò)程中相互配合程度也越來(lái)越高，因此任何系統(tǒng)的任何設(shè)備出現(xiàn)故障都會(huì)嚴(yán)重影響煤礦煤炭生產(chǎn)，因此，加強(qiáng)對(duì)六大系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)，對(duì)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(duì)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(kāi)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(wèn)題，而解決此問(wèn)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(shí)煤礦井下工作空間有限，工作時(shí)的機(jī)械振動(dòng)大、噪聲高、光照低等。因此煤礦對(duì)于電子儀器的要求比較聞。目前，公知的振動(dòng)信號(hào)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(dòng)信號(hào)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(dòng)傳感器固定在被測(cè)設(shè)備上，然后通過(guò)信號(hào)傳輸線將傳感器與主機(jī)連接，當(dāng)被測(cè)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，振動(dòng)傳感器將被測(cè)設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行拾取并傳輸?shù)街鳈C(jī)上，由主機(jī)將信號(hào)記錄到存儲(chǔ)器上，同時(shí)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(duì)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(dòng)信號(hào)采集記錄儀器無(wú)法達(dá)到防塵、防潮、防爆的要求，導(dǎo)致很多便攜式振動(dòng)信號(hào)采集記錄設(shè)備無(wú)法應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)過(guò)程?，F(xiàn)有的一些礦用簡(jiǎn)易振動(dòng)信號(hào)的采集記錄系統(tǒng)功能單一，無(wú)法滿(mǎn)足振動(dòng)分析技術(shù)的要求，限制了振動(dòng)技術(shù)在煤礦上的應(yīng)用，因此振動(dòng)信號(hào)的采集記錄系統(tǒng)及其在煤礦中的應(yīng)用案例鮮有報(bào)道。有鑒于煤礦生產(chǎn)環(huán)境的特殊性，本設(shè)計(jì)人基于豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極從實(shí)踐出發(fā)，設(shè)計(jì)了一種基于煤礦使用的便攜式振動(dòng)信號(hào)采集記錄系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦設(shè)備振動(dòng)加速度、速度、位移信號(hào)的采集和記錄功能。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種能用于煤礦的便攜式振動(dòng)信號(hào)采集記錄系統(tǒng)，解決上述難題，以達(dá)到對(duì)煤礦設(shè)備工作狀態(tài)下的振動(dòng)加速度、速度、位移信號(hào)進(jìn)行采集的目的。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種礦用便攜式振動(dòng)信號(hào)采集記錄系統(tǒng)，由振動(dòng)傳感器和主機(jī)組成，振動(dòng)傳感器通過(guò)礦用信號(hào)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(chǔ)器、信號(hào)調(diào)理板、鍵盤(pán)、顯示屏、電池組、絕緣外殼和儀器開(kāi)關(guān)。振動(dòng)傳感器對(duì)被測(cè)設(shè)備的振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行拾取之后，將信號(hào)通過(guò)礦用信號(hào)電纜傳入主機(jī)，主機(jī)的信號(hào)調(diào)理板對(duì)傳入的振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行去耦、濾波、和信號(hào)轉(zhuǎn)換的處理后，振動(dòng)加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成振動(dòng)加速度、速度、位移三種信號(hào)，然后數(shù)據(jù)采集卡對(duì)三種振動(dòng)信號(hào)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(chǔ)器中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)加速度、速度、位移信號(hào)的采集和記錄，并將采集到的數(shù)據(jù)在主機(jī)上實(shí)時(shí)顯示。主機(jī)上設(shè)置有通信接口和信號(hào)采集接口，主機(jī)可以通過(guò)通信接口與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互，用于實(shí)現(xiàn)記錄的振動(dòng)數(shù)據(jù)的導(dǎo)出和主機(jī)與計(jì)算機(jī)的通信，主機(jī)通過(guò)信號(hào)采集接口與振動(dòng)傳感器連接。本實(shí)用新型的為了適應(yīng)煤礦的工作環(huán)境對(duì)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(guò)主機(jī)上的充電接口對(duì)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(duì)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(duì)信號(hào)調(diào)理板進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過(guò)程中選用小電阻、低電容的電器兀件；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(shù)脂進(jìn)行了密封處理；6、采用噴涂三防 漆的方式對(duì)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(duì)主機(jī)顯示屏進(jìn)行防護(hù)。本實(shí)用新型從解決煤礦振動(dòng)信號(hào)采集問(wèn)題出發(fā)，研制了一種礦用便攜式振動(dòng)信號(hào)采集記錄系統(tǒng)，解決了信號(hào)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(shí)能夠?qū)γ旱V設(shè)備振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和記錄，為煤礦設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(dòng)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(jì)與優(yōu)化提供原始的翔實(shí)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)記錄。本實(shí)用新型解決煤礦設(shè)備的振動(dòng)參數(shù)的獲取分析問(wèn)題，并能達(dá)到的數(shù)據(jù)采集過(guò)程中的實(shí)時(shí)顯示，為今后井下設(shè)備振動(dòng)信號(hào)的分析提供了先決條件。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)
占-
^ \\\.[0021]1、本實(shí)用新型的具有良好的信號(hào)調(diào)理功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)振動(dòng)加速度、速度、位移信號(hào)的采集和記錄工作；2、本實(shí)用新型采用既防高溫又防高濕的低功耗的主板和信號(hào)采集卡，在信號(hào)調(diào)理板電路設(shè)計(jì)過(guò)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(shí)對(duì)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(guó)家煤礦用電器的有關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)；3、本實(shí)用新型采用了 SG容量的CF存儲(chǔ)卡，使存儲(chǔ)能力得到了很大的提高；4、本實(shí)用新型采用的嵌入式主板作為主板，同時(shí)采用采集通道多、采樣頻率高的數(shù)據(jù)采集卡，使得本實(shí)用新型的MCU的功能更強(qiáng)大；[0025]5、本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)體積小、質(zhì)量輕便于攜帶，同時(shí)具有可操作性強(qiáng)、存儲(chǔ)容量大的特點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的外觀示意圖。圖2是本實(shí)用新型的橫剖面構(gòu)造示意圖。圖3是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。1:振動(dòng)傳感器2:主機(jī)3:礦用信號(hào)電纜4:顯示屏5:信號(hào)采集接口6:鍵盤(pán)7:主機(jī)外殼8:充電接口9:開(kāi)關(guān)10:通信接口11:信號(hào)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(chǔ)器16:總線17:保護(hù)電路18:鎳氫電池。
具體實(shí)施方式為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定實(shí)用新型目的所采取的技術(shù)手段和功效，
以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本實(shí)用新型提出的一種礦用便攜式振動(dòng)信號(hào)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(shuō)明如后。有關(guān)本實(shí)用新型的前述及其他技術(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(shuō)明中將可清楚呈現(xiàn)。通過(guò)具體實(shí)施方式
的說(shuō)明，當(dāng)可對(duì)本實(shí)用新型達(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(shuō)明之用，并非用來(lái)對(duì)本實(shí)用新型加以限制。如圖1所示的本實(shí)用新型一種礦用便攜式振動(dòng)信號(hào)采集記錄系統(tǒng)的外觀示意圖，系統(tǒng)包括振動(dòng)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(guò)礦用信號(hào)電纜3進(jìn)行信號(hào)傳輸。從主機(jī)外觀來(lái)看，主機(jī)主要由顯示屏4、數(shù)據(jù)輸入接口 5、鍵盤(pán)6、主機(jī)外殼7、充電接口 8、主機(jī)開(kāi)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(hào)電纜3連接用來(lái)傳輸加速度信號(hào)，通信接口 10與計(jì)算機(jī)連接，用于實(shí)現(xiàn)記錄的振動(dòng)數(shù)據(jù)的導(dǎo)出和主機(jī)2與計(jì)算機(jī)的通信，充電接口 8用于對(duì)主機(jī)2的電池組12進(jìn)行充電。如圖2所示的本實(shí)用新型一種礦用便攜式振動(dòng)信號(hào)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(hào)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(chǔ)器15以及鍵盤(pán)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(hào)調(diào)理板11的設(shè)計(jì)過(guò)程中也選用低功耗設(shè)計(jì)，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(hào)調(diào)理板11上，顯示屏4選用6.4寸IXD顯示屏并通過(guò)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。[0042]如圖3所示的本實(shí)用新型一種礦用便攜式振動(dòng)信號(hào)采集記錄系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖，振動(dòng)傳感器I對(duì)被測(cè)設(shè)備的振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行拾取之后，將信號(hào)通過(guò)煤礦用信號(hào)電纜傳入主機(jī)，主機(jī)的信號(hào)調(diào)理板11對(duì)傳入的振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行去耦、濾波、和信號(hào)轉(zhuǎn)換的處理后，振動(dòng)加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成振動(dòng)加速度、速度、位移三種信號(hào)，然后數(shù)據(jù)采集卡13對(duì)三種振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，嵌入式主板14通過(guò)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(chǔ)器15中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)加速度、速度、位移信號(hào)的采集和記錄，并將采集到的數(shù)據(jù)在顯示屏上實(shí)時(shí)顯示，可以通過(guò)鍵盤(pán)6對(duì)信號(hào)采樣頻率、通道、存儲(chǔ)文件名等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。本實(shí)用新型一種礦用便攜式振動(dòng)信號(hào)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，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(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(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種礦用便攜式振動(dòng)信號(hào)采集記錄系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于:由振動(dòng)傳感器(I)和主機(jī)(2)組成，所述的振動(dòng)傳感器(I)通過(guò)礦用信號(hào)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(chǔ)器(15)、信號(hào)調(diào)理板(11)、鍵盤(pán)(6)、顯示屏(4)、電池組(12)、絕緣外殼(7)和開(kāi)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(guò)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(hào)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(jì)算機(jī)之間的連接，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)數(shù)據(jù)的導(dǎo)出和主機(jī)(2)與計(jì)算機(jī)的通信；所述的信號(hào)采集接口(5)用于主機(jī)(2)與振動(dòng)傳感器(I)的連接；所述的充電接口(8)用于對(duì)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(guò)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(guò)信號(hào)調(diào)理板(11)對(duì)振動(dòng)傳感器(I)采集到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行去耦、濾波、和轉(zhuǎn)換，將信號(hào)轉(zhuǎn)換成振動(dòng)加速度、速度、位移三種振動(dòng)信號(hào)，數(shù)據(jù)采集卡(3)對(duì)所述的三種振動(dòng)信號(hào)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(chǔ)到存儲(chǔ)器(15)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)三種振動(dòng)信 號(hào)的采集和記錄。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種能夠應(yīng)用于煤礦設(shè)備的便攜式振動(dòng)信號(hào)采集記錄系統(tǒng)。由振動(dòng)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(chǔ)器、信號(hào)調(diào)理板、鍵盤(pán)、顯示屏、電池組和絕緣外殼。振動(dòng)傳感器通過(guò)信號(hào)采集接口與主機(jī)連接。振動(dòng)傳感器通過(guò)強(qiáng)磁吸座與待測(cè)設(shè)備接觸，傳感器將測(cè)得的振動(dòng)信號(hào)通過(guò)礦用信號(hào)電纜傳遞給信號(hào)調(diào)理板，信號(hào)調(diào)理板將傳來(lái)的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成振動(dòng)加速度、速度、位移三種信號(hào)，數(shù)據(jù)采集卡對(duì)三種信號(hào)進(jìn)行采集，再通過(guò)主板控制，將采集卡采集的二進(jìn)制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到CF存儲(chǔ)卡上，在顯示屏上顯示采集到的數(shù)據(jù)波形。本實(shí)用新型內(nèi)部電路設(shè)計(jì)符合煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范和要求，數(shù)據(jù)采樣精度高，具有防爆、防塵、防水功能。
文檔編號(hào)G01D9/00GK203083698SQ20132012078
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)