一种键相信号采集装置和键相信号采集方法与流程

本发明属于键相测量技术领域，具体涉及一种键相信号采集装置和键相信号采集方法。

背景技术：

在发电机化工企业中，存在着大量的旋转辅助设备，其运行状况关系着工业生产方方面面。振动是表征设备运行状况的一项关键数据，现有工业设备的振动测量都需要停机，然后在旋转轴上贴反光条，然后通过信号采集装置采集光信号来获得键相信号，该方法存在以下缺点：反光条使用时间较长后会脱落或被污染，不能够长期、连续使用；更换反光条时，粘贴位置稍有变化就会导致多次采集的数据间不具有可比性、连续性；每次更换反光条都需要停机，影响生产效率。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于：使用反光条不能够长期、连续地采集键相信号。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种键相信号采集装置，包括导电镀层，所述导电镀层设置在旋转设备旋转轴外露部分上，且其导电性能与旋转轴导电性能不一致；所述旋转设备一侧设有电涡流传感器，所述电涡流传感器的探头对应于导电镀层的位置设置，电涡流传感器还连接有数据采集分析仪。

优选地，本发明所述的一种键相信号采集装置，所述导电镀层为长条状，且其长度方向沿旋转轴的轴线方向延伸。

优选地，本发明所述的一种键相信号采集装置，所述导电镀层的长度为10cm、宽度为2cm。

优选地，本发明所述的一种键相信号采集装置，所述导电镀层的厚度为3mm。

优选地，本发明所述的一种键相信号采集装置，所述导电镀层为镀铬层或镀镍层。

本发明还提供了一种键相信号采集方法，其基于上述的键相采集装置，包括以下步骤：

(1)在旋转设备的旋转轴外露部分预留一待镀窗口，其余部分缠绕保护膜；

(2)在所述待镀窗口上镀一导电镀层，然后去除保护膜；所述导电镀层的导电性能与旋转轴的导电性能不一致；

(3)在旋转设备一侧设置电涡流传感器，所述电涡流传感的探头对应于所述导电镀层设置；启动旋转轴及电涡流传感器，使电涡流传感器在旋转轴表面形成感应电流；

(4)采集信号，并分析数据。

优选地，本发明所述的一种键相信号采集方法，所述步骤(2)中采用电刷镀方法施镀导电镀层。

优选地，本发明所述的一种键相信号采集方法，所述步骤(4)中采集的信号为电涡流传感器的电压信号。

优选地，本发明所述的一种键相信号采集方法，所述步骤(4)中的数据分析采用直方图统计和阈值检波方法进行转速脉冲发送时间计算。

本发明技术有益效果：

本发明技术方案通过在旋转轴外露部分上设置一导电镀层，由于导电镀层与旋转轴本体的导电性能不同，电涡流传感器在旋转轴表面上形成感应电流，从而产生相反的电磁场，当导电镀层及旋转轴本体材料正对电涡流传感器时，电涡流传感器上会产生电压的阶跃变化，通过检测电压信号来获得键相信号，采用导电镀层，只需一次停机施镀镀层，就能够长期重复使用，获得连续性信号；导电镀层位置唯一确定，在多次分析过程中均有连贯性好的优势；

通过直方图统计和阈值检波方法进行转速脉冲发送时间计算，解决了以往转速脉冲信号检波时阈值水平需要人为设定的不足，提高了计算阶比跟踪精度。

附图说明

图1为本发明实施例所述的一种键相信号采集装置的结构示意图；

图2为电涡流传感器测量原理；

图3为键相信号波形图；

图4为键相信号直方统计特性图；

图5为键相信号阈值设置图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。

参阅图1，本发明实施例公开的一种键相信号采集装置，包括待检测设备旋转轴1外露部分上局部设置的导电镀层2，用以在旋转轴1表面产生感应电流的电涡流传感器3和用以采集信号的数据采集分析仪4。

所述导电镀层2与旋转轴1的导电性能不一致。一般情况下，所述导电镀层为铬层或镍层，当然，导电性能差异越大信号越强；所述电涡流传感器3通过基座5设置在旋转轴1的一侧，且其探头对应于导电镀层2的位置设置；所述数据采集分析仪4与电涡流传感器3连接。

如图2所示，电涡流传感器3的线圈31通高频交流电流i1，线圈31的周围产生交变磁场h1，置于该磁场中的金属导体6会产生反相的电涡流i2，并随即产生反相交变磁场h2，从而抵消部分原磁场，使通电线圈31的有效阻抗发生变化。

本实施例中，当电涡流传感器3通电时，旋转轴1即为线圈周围磁场中的金属导体，因而旋转轴1表面形成感应电流，从而产生反相电磁场。当旋转轴1转动时，旋转轴1本身材料与导电镀层2交替地正对电涡流传感器3的探头，在金属材料交替的瞬间，由于相对间隙位置及不同材料的导电导磁性能的改变，使得电涡流传感器3线圈的阻抗发生阶跃性变化，从而输出阶跃电压信号。通过采集该电压信号即获得键相信号。

作为优选，所述导电镀层2为长条状，且其长度方向沿旋转轴1的轴线方向延伸。具体地，所述导电镀层2的长度为10cm、宽度为2cm、厚度为3mm。

本实施例的具体实现过程如下：

(1)关停设备，在旋转设备的旋转轴1外露部分预留一待镀窗口，其余部分缠绕保护膜；

(2)采用电刷镀或其他电镀方法在所述待镀窗口上镀导电镀层2，然后去除保护膜；

(3)将电涡流传感器3通过基座4架设在旋转轴1一侧，使所述导电镀层2能够正对电涡流传感器3的探头；启动设备及电涡流传感器3，使电涡流传感器在旋转轴表面形成感应电流；

(4)采集信号，并分析数据。

当导电镀层2旋转到正对电涡流传感器3探头正对的位置时，导电导磁性质的变化使得电涡流传感器3的电压发生阶跃性变化，该电压变化即为键相信号，数据采集分析仪4采集该电压信号并进行分析。

图3为数据采集分析仪4采集并记录的电压信号波形图，通过该信号图，数据采集分析仪4采用直方图统计和阈值检波方法进行转速脉冲发生时间的计算。具体地，如图4所示，先通过对原始采集的转速脉冲信号进行直方统计分析，计算得到检波所需的阈值，如图5所示；再根据该阈值计算转速脉冲发生的精确时刻。

通过两次脉冲间隔时间差即可获得相对精确的瞬时转速，进而分析设备运行状况。此外，通过本实施例获得的键相信号，还可以作为振动探头重采样时间的基准，以便获得振动位移最大处的相位。

通过本实施例所述的装置及其方法获取键相信号，具有工艺简单、方便快捷、结构简单，成本低廉等优势。

本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种键相信号采集装置，包括导电镀层，所述导电镀层设置在旋转设备旋转轴外露部分上，且其导电性能与旋转轴导电性能不一致；所述旋转设备一侧设有电涡流传感器，所述电涡流传感器的探头对应于导电镀层的位置设置，电涡流传感器还连接有数据采集分析仪。本发明还公开了一种键相采集方法，本发明的优点在于，只需一次停机施镀镀层，就能够长期使用，获得连续性信号。

技术研发人员：陈悦;阮圣奇;吴仲;庞靖;袁昊;李敬豪;邢海波;徐搏超;陈开峰;胡中强;任磊;许昊煜;宋勇;朱涛;邵飞
受保护的技术使用者：中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司;大唐锅炉压力容器检验中心有限公司
技术研发日：2018.05.08
技术公布日：2018.12.07