一种利用振动传感器作为工况音检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提出一种利用测振的加速度传感器作为煤矿设备工况音检测的装置，涉及煤矿设备监测【技术领域】。所谓工况音即设备开/停及运行时的声音，工况音用于对外部没有动作的煤矿机械设备进行工况监测。本实用新型包括两轴加速度传感器、加速度放大器、两极积分器、单片机及以太网接口；加速度传感器是利用设备振动监测的振动传感器，无需另外安装，将两轴加速度测量到的信号传送到振动放大器进行放大，再由两级积分器将加速度信号变换成振动的振幅信号，其输出信号送到单片机进行采样和A/D转换，数字振动信号在单片机中合成为一路立体声工况音信号，并转换成以太网数据格式，经以太网接口由煤矿工业以太网传输到地面的控制用主机，主机对接收到的工况音信号进行播放。优点：无需另外安装拾音器，利用己有的振动传感器实现了煤矿井下设备工况音检测，有利于在多工作设备的环境下工作，帮助操作人员及时准确的了解设备的运行情况。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及煤矿设备工况音检测【技术领域】，具体是一种煤矿设备工况音检测 装直。 -种利用振动传感器作为工况音检测装置
【背景技术】
[0002] 在煤矿远程控制时，通过工业以太网在地面控制井下工作设备，常采用工业电视 来监视被控设备的工作情况，但当设备属于内部旋转的设备时，外部看不到动作，无法用工 业电视来监视这些设备工作情况。此时，常用拾音器来检测此类设备开启与停机时的工况 音，并通过网络将数字化的工况音传送到地面，在地面用喇叭来播放工况音，用来辅助操作 人员识别该水泵是否正常开启与停机。但拾音器需要专门安装，增加成本。另外当现场有 多个工作设备时，拾音器不容易区别到底是哪台设备处于工作状态，形成误判。本实用新型 提出利用设备振动传感器的信号，通过两级积分器，将振动的加速度信号转换成普通振动 幅值表示的工况音信号，经煤矿工业以太网传输后，由地面控制用计算机将此工况音信号 进行播放。
【发明内容】
[0003] 本实用新型提出一种煤矿设备工况音检测装置，利用加速度振动传感器，经两次 积分后形成工况音信号，对该工况音进行采样和数字化，合成一路立体声工况音，并通过煤 矿井下工业以太网传输到地面控制室，用喇叭进行播放，用来帮助操作人员了解井下设备 的实际工作状况。
[0004] 本实用新型是以如下技术方案实现的：一种用加速度测振传感器作为煤矿设备工 况音检测的装置，包括两轴加速度传感器、振动放大器、两级积分器、单片机及以太网接口； 两轴加速度传感器测量到设备X方向和Υ方向两路振动信号，该两路振动信号分别送到两 个振动放大器进行放大。由于振动加速度传感器测量的是设备振动的加速度信号，不是通 常的振动幅值信号，因此，加两级积分器，将加速度信号转换成振幅信号，积分器输出信号 送到单片机进行采样和A/D转换，数字化后的振动幅度信号代表的是同一个设备X和Υ两 个不同方向的振动，在单片机中将这两路信号合成为一路双通道立体声的工况音信号，即 左右两个声
[0005] 道一个为X方向振动，一个为Υ方向振动。将此工况音信号转换成以太网数据格
[0006] 式，并经以太网接口由煤矿工业以太网传输到地面的控制用主机，主机对接收到 的工况音信号进行播放。
[0007] 其进一步是：所述的单片机采用PIC18F66J60单片机，进行两路模拟信号的采样 和两个通道信号的合成。
[0008] 所述的积分器包括采用LM324四运放模拟集成电路，其中每个运放连接由RC电路 组成的积分网络，构成有源积分器，每个方向的振动信号经过两级积分，第一级积分将加速 度转换成速度，第二级积分将速度转换成振动幅值。
[0009] 本实用新型的优点
[0010] 本实用新型的有益效果是：利用煤矿设备己有的振动监测传感器，不需额外增加 传感器，就能实现煤矿井下设备工况音检测与传输，帮助操作人员及时了解设备的运行情 况。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1是本实用新型电路原理图。
【具体实施方式】
[0012] 如图1所示，一种用加速度测振传感器作为煤矿设备工况音检测的装置包括：两 轴加速度传感器、振动放大器、两级积分器、单片机及以太网接口；加速度传感器测量设备 X和Y方向的振动信号，这两路振动信号分别送到两路振动放大器进行放大，第一路放大后 的信号均进行两级积分处理，将加速度信号转换成振动幅值信号，两路幅值信号送到单片 机的ΑΝ0和AN1模拟信号输入端进行采样和A/D转换，数字化后的两路信号在单片机中合 成为一路立体声工况音信号，即立体声的左右两个声道分别为X和Y方向的振动，再将该立 体声的工况信号转换成以太网数据格式，并经以太网接口由煤矿工业以太网传输到地面的 控制用主机，主机对接收到的工况音信号进行播放。振动传感器是用螺丝安装在工作设备 需要测振动的部位。
[0013] 所述的振动传感器为通用商品化两轴测振加速度传感器，所述的工业以太网为煤 矿己有的井上和井下监测控制用工业以太网，所述的主机为普通计算机。
[0014] 该实用新型中使用的积分器作用为将加速度信号转换成振动幅值信号，由LM324 四运放模拟集成电路组成，与两级RC电路一齐组成两级积分网络，单级积分器的输出为：
[0015] v =, jL 11： * 0 RC ! '
[0016] 所述的单片机采用PIC18F66J60单片机，AD转换和以太网传输由具有以太网控制 器的单片机PIC18F66J60系列芯片为主构成，该单片机具有64K闪存程序存储器，39脚I/O 口，10Base-T以太网通信。支持IEEE 802. 3(TM)兼容的以太网控制器，支持10Base-T端 口，集成了 MAC接入层和lOBase-T物理层，专用的8KB发送/接收数据包缓冲器SRAM等， 并且具有普通单片机的功能，具有11通道的10位模数转换器模块（A/D)和自动采样功能， 在实施中用了其中两个通道模数转换。
[0017] 两路振动幅值信号送到PIC18F66J60单片机的模拟输入端ΑΝ0和AN1进行实时 数据采集，变成两路数字信号，并将其合成一路立体声工况音信号，即一路成为左声道，另 一路成为右声道，该数字化的立体声工况音信号存贮在单片机内存中，通过以太网口 TP0UT 和TPIN实时传送到工业太网中。根据PIC18F66J60单片机采样频率计算公式，当晶体频率 采用Fad=25MHz时，采样频率最高可达250kHz，完全能满足两路振动信号，每路5kHz以内动 态采样的要求。工业以太网通过标准的RJ45接口连接到1:1的脉冲变压器CT，再连接到 PIC单片机的TP0UT+、TP0UT-、TPIN+、TPIN-四个端口，实现以太网传输。经以太网接口由 煤矿工业以太网传输到地面的控制用主机，主机对接收到的工况音信号进行播放。
【权利要求】
1. 一种利用振动传感器作为煤矿设备工况音检测的装置，其特征在于：包括两轴加速 度振动传感器、振动放大器、两级积分器、单片机及以太网接口；振动传感器检测到设备开 /停和运行的振动信号，振动信号送到振动信号放大器进行放大，两级积分器将加速度信号 转换成振动的幅值信号，振幅信号送到单片机进行采校和A/D转换，数字化后的两路振幅 信号在单片机中合成一路立体声音频信号，再转换成以太网数据格式，并经以太网接口由 煤矿工业以太网传输到地面的控制用主机，主机对接收到的工况音信号进行播放。
2. 根据权利要求1所述的一种利用振动传感器作为煤矿设备工况音检测的装置，其特 征在于：用两级积分器，将加速度信号转换成振动的幅值信号；积分器采用LM324四运放模 拟集成电路，每个运放连接一个积分电路组成有源积分器。
3. 根据权利要求1所述的一种利用振动传感器作为煤矿设备工况音检测的装置，其特 征在于：在单片机中将两路数字化振幅信号合成一路立体声音频信号。
【文档编号】G01H17/00GK203893938SQ201420164967
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】张凯, 杨杨, 朱晞旸 申请人:江苏感知矿山科技股份有限公司