一种基于光电效应的皮带运行速度监测装置及方法与流程

本发明涉及一种皮带机速度监测技术领域，具体涉及一种对角钢交叉斜材稳定承载力进行试验的装置及试验方法。

背景技术：

皮带运输机在港口、冶金、矿山等行业得到了广泛应用。皮带运输机在运行过程中，其皮带容易发生速度波动、打滑和失速等问题，皮带速度波动过大会影响到皮带运输机运行的平稳性，皮带打滑可能导致皮带磨损的加剧，进而会缩短皮带的使用寿命，而皮带失速则可能引起皮带运输机的失控，降低输送的精准性，因此，皮带速度监测装置在皮带运输机中显得非常重要。

现有技术中，大量使用的以基于光电编码盘为传感器的接触式速度检测系统往往存在机械运动部件，在具有粉尘等恶劣环境下工作一段时间后，极易被环境污染，从而导致运动部件失灵而无法正常工作。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于光电效应的皮带运行速度监测装置及试验方法，该装置能实现非接触式的监测，能避免因内部机械运动部件被环境污染而出现的检测精度不高的情况发生；该方法可以准确地实现对皮带运行速度的非接触式检测。

为了实现上述目的，本发明的一种基于光电效应的皮带运行速度监测装置，包括待监测皮带和监测单元，所述待监测皮带的非承载面沿其长度方向设置有由黑色条带和白色条带相交错形成的反射条纹带；

所述监测单元正对着反射条纹带地设置，其包括电源模块、发射透镜、发射光源、驱动电路、微处理器、整形电路、光电检测电路、光敏元件、接收透镜、衰减片、接口模块、通信模块、显示及报警模块；

所述电源模块为微处理器、驱动电路、整形电路和光电检测电路提供电源供应；

所述驱动电路用于根据控制信号的控制向发射光源进行供电；

所述发射光源用于发射出一定波长的发射光线到反射条纹带表面；

所述衰减片设置在接收透镜的上游侧，用于降低反射光线的强度，以避免光敏元件接收时发生失真的情况；

所述光敏元件设置在接收透镜的下游侧，作为光信号接收器，将光信号转换为微弱的电信号输送给光电检测电路；

所述光电检测电路用于将微弱的电信号进行放大和调制处理，并将处理后的电信号发送给整形电路；

所述整形电路用于对电信号进行整形处理形成脉冲信号，并将脉冲信号发送给微处理器；

所述微处理器用于对脉冲信号进行处理，得到待监测皮带的瞬时速度，并控制显示及报警模块进行瞬时速度的显示；用于将得到待监测皮带的瞬时速度与上门限值和下门限值进行比较，在瞬时速度超过上门限值或低于下门限值时控制显示及报警模块进行报警的提醒；用于向驱动电路发出控制信号；

所述接口模块用于提供通信模块和显示及报警模块的接口，以便于通过通信模块与上位机进行通信，通过显示及报警模块进行微处理器处理结果的显示、进行报警的提醒。

进一步，为了便于数据的存储，还包括与微处理器连接的数据存储模块，数据存储模块用于进行数据的存储。

作为一种优选，所述黑色条带和白色条带通过喷涂形成。

在该技术方案中，通过在待监测皮带的非承载面设置反射条纹带，能形成监测时的反射面；监测单元中的发射光源可以根据微处理器的控制发射出发射光线并照射在反射条纹带上，监测单元中的接收透镜可以将反射条纹带上反射的光线进行接收，通过微处理器的处理即可以得到待监测皮带的瞬时运行速度，同时，能方便通过显示及报警模块进行瞬间速度的显示和提醒的示警。

本发明还提供了一种基于光电效应的皮带运行速度监测装置的监测方法，包括以下步骤：

步骤一：在待监测皮带的非承载面沿其长度方向喷涂由黑色条带和白色条带相交错形成的反射条纹带；

步骤二：在待监测皮带的非承载面正对的位置布置监测单元；

步骤三：微处理器向驱动电路发出控制信号，驱动电路根据控制信号的控制向发射光源进行供电，发射光源发射发射出一定波长的发射光线到反射条纹带表面；

步骤四：接收透镜接收由衰减片衰减后反射光线，并发送给光敏元件，光敏元件将光信号转化为微弱的电信号并发送给光电检测电路，光电检测电路对电信号进行放大和调制后发送给整形电路，整形电路对电信号进行整形处理后形成脉冲信号并发送给微处理器，微处理器对脉冲信号进行处理得到待监测皮带的瞬时速度；

步骤五：微处理器控制显示及报警模块显示待监测皮带的瞬时速度；同时，将待监测皮带的瞬时速度与上门限值和下门限值进行比较，在瞬时速度超过上门限值或低于下门限值时控制显示及报警模块进行报警的提醒。

作为一种优选，所述反射条纹带通过喷涂形成，且黑色条带和白色条带的宽度及长度均相同。

该方法可以便捷、准确地实现对皮带运行速度的非接触式检测，能有效解决传统监测设备易受环境污染而导致的监测准确性不高的问题。

附图说明

图1是本发明中待监测皮带上反射条约带的结构示意图；

图2是本发明中监测单元的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

如图1和图2所示，一种基于光电效应的皮带运行速度监测装置，包括待监测皮带和监测单元，所述待监测皮带的非承载面沿其长度方向设置有由黑色条带和白色条带相交错形成的反射条纹带；

所述监测单元正对着反射条纹带地设置，其包括电源模块、发射透镜、发射光源、驱动电路、微处理器、整形电路、光电检测电路、光敏元件、接收透镜、衰减片、接口模块、通信模块、显示及报警模块；

所述电源模块为微处理器、驱动电路、整形电路和光电检测电路提供电源供应；

所述驱动电路用于根据控制信号的控制向发射光源进行供电；

所述发射光源用于发射出一定波长的发射光线到反射条纹带表面；该波长的光为可见光，可见光经白色条带的反射效率大于黑色条带的反射效率，进而能便于微处理器获得准确的脉冲信号，从而能得到准确的瞬时速度。

所述衰减片设置在接收透镜的上游侧，用于降低反射光线的强度，以避免光敏元件接收时发生失真的情况；

所述光敏元件设置在接收透镜的下游侧，作为光信号接收器，将光信号转换为微弱的电信号输送给光电检测电路；根据检测速度范围不同，可选择不同的光敏元件。若检测速度很低，则可采用光敏电阻，而速度范围较大时，选择光敏二极管或光敏三极管。

所述光电检测电路用于将微弱的电信号进行放大和调制处理，并将处理后的电信号发送给整形电路；

所述整形电路用于对电信号进行整形处理形成脉冲信号，并将脉冲信号发送给微处理器；

所述微处理器用于对脉冲信号进行处理，得到待监测皮带的瞬时速度，并控制显示及报警模块进行瞬时速度的显示；用于将得到待监测皮带的瞬时速度与上门限值和下门限值进行比较，在瞬时速度超过上门限值或低于下门限值时控制显示及报警模块进行报警的提醒；用于向驱动电路发出控制信号；作为一处优选，微处理器采用stm32系列单片机。

所述接口模块用于提供通信模块和显示及报警模块的接口，以便于通过通信模块与上位机进行通信，通过显示及报警模块进行微处理器处理结果的显示、进行报警的提醒。

还包括与微处理器连接的数据存储模块，数据存储模块用于进行数据的存储。

所述黑色条带和白色条带通过喷涂形成。

一种基于光电效应的皮带运行速度监测装置的监测方法，包括以下步骤：

步骤一：在待监测皮带的非承载面沿其长度方向喷涂由黑色条带和白色条带相交错形成的反射条纹带；

步骤二：在待监测皮带的非承载面正对的位置布置监测单元；

步骤三：微处理器向驱动电路发出控制信号，驱动电路根据控制信号的控制向发射光源进行供电，发射光源发射发射出一定波长的发射光线到反射条纹带表面；

步骤四：接收透镜接收由衰减片衰减后反射光线，并发送给光敏元件，光敏元件将光信号转化为微弱的电信号并发送给光电检测电路，光电检测电路对电信号进行放大和调制后发送给整形电路，整形电路对电信号进行整形处理后形成脉冲信号并发送给微处理器，微处理器对脉冲信号进行处理得到待监测皮带的瞬时速度；

步骤五：微处理器控制显示及报警模块显示待监测皮带的瞬时速度；同时，将待监测皮带的瞬时速度与上门限值和下门限值进行比较，在瞬时速度超过上门限值或低于下门限值时控制显示及报警模块进行报警的提醒。

所述反射条纹带通过喷涂形成，且黑色条带和白色条带的宽度及长度均相同。

工作原理：设置时，将监测单元设置在皮带运输机支撑辊下的合适位置，使该监测装置的中心线与皮带中心线夹角为90度，以确保发射光线在照射到皮带上的反射条纹带时，反射光线可以被聚焦在光敏元件上。监测单元中的发射光源发射出一定波长的可见光线，该光线照射到反射条纹带上，在皮带静止时，反射条纹带反射光强度不变，而在运行过程中，经反射条纹带反射的反射光强度会波动变化，进而微处理器收到的脉冲信号的频率会发生变化，且皮带运行速度越快，波动频率越大，从而微处理器通过监测脉冲信号的频率就能得到设定时间段内脉冲的个数，再根据黑色条带和白色条带的间距即能准确地得到皮带运行的瞬时速度。