一种水下机电系统故障数据测量装置

本技术涉及水下机电系统领域，具体涉及一种水下机电系统故障数据测量装置。

背景技术：

1、作为海洋资源开发的重要工具，海洋机电装备的发展得到了越来越多人的重视，而多变的海洋环境、复杂的作业要求以及对海洋机电装备的广泛应用使海洋机电系统故障诊断需求愈发突出。机电系统的故障诊断是工业领域重点关注的问题之一，对于提高复杂海洋工况下机电装备的作业稳定性具有非常重要的意义。

2、由于海洋环境高压复杂，具有较强的不确定性，同时大部分海洋机电系统都是处于自主作业状态，一旦出现故障不仅会影响任务的顺利完成，还可能导致设备损伤甚至毁坏等问题。海洋机电系统的硬件组成部分很多，每一部分都可能出现不同形式的故障，甚至出现联合故障，当前部分研究仅针对单一故障形式进行分析，无法有效应用到整个机电系统中。因此，为了开发出更完善的故障诊断系统，首先需要对海洋机电系统的故障形式进行了解。

技术实现思路

1、为克服现有技术中不足，本实用新型提供一种水下机电系统故障数据测量装置。

2、为解决技术问题，本实用新型的解决方案是：

3、一种水下机电系统故障数据测量装置，包括电源电调模块、数据采集板卡与实验平台，所述电源电调模块的输出端通过并联的电压传感器与电流传感器连接数据采集板卡输入端，数据采集板卡输出端通过电压脉冲模块连接电源电调模块的输入端，数据采集板卡连接上位机。

4、进一步地，所述实验平台包括立方体框架和底板；底板水平设于所述框架内，顶面四角通过型材与所述框架顶部连接；所述底板底面设有滑块导轨，滑块导轨上设有大滑块与小滑块，支架通过小滑块、大滑块安装在滑块导轨上；底板后端垂直于板面方向设有背板。

5、进一步地，所述支架为门形，包括顶板与左右两侧的两个支脚；左侧支脚底端连接立式轴承，立式轴承内装配有输出轴；输出轴前端连接螺旋桨，中部设有输出轴齿轮；右侧支脚侧部镂空，镂空部分内装配有电机，电机前端通过弹性联轴器与所述输出轴后端连接，电机后端连接拉压传感器，拉压传感器固设于背板上，并与所述数据采集板卡相连；支架两个支脚间还设有竖向的支臂，支臂与左侧支脚间设有编码器齿轮，编码器齿轮与输出轴齿轮相互啮合，并与固设于支臂后端的编码器连接，编码器还连接所述数据采集板卡，所述实验平台中的数据采集板卡连接电流传感器。

6、进一步地，所述数据采集板卡由数据采集主板、单片机，或微处理器构成的数据采集副板、微弱信号放大电路、高频滤波电路组成，具有串口、并口、usb、can、spi和模数(ad)采集接口。

7、进一步地，所述上位机为内部安装有labview程序或其他计算机语言编写的人机界面的上位机。

8、进一步地，所述底板与型材间设有角码。

9、进一步地，所述电机为无刷电机。

10、进一步地，所述电压传感器为pcb0141电压传感器，电流传感器型号为hw-525，电压脉冲模块为pt01a电压转脉冲模块。

11、实用新型原理描述：

12、本实用新型针对当前水下机电系统故障诊断数据采集装置的缺少，尤其是无法按照自己的需求获取需要的数据集，例如联合故障数据、状态转移数据、水下机电系统特定故障数据等，设计了水下机电系统故障数据采集装置。本实用新型主要是通过将机电装置、部分传感器放置在支架上并安装在框架上以便浸没在水中，同时保证支架可以在受到水的反作用力时仅在滑块导轨方向上产生位移，使得拉压传感器产生形变测得机电装置产生的推力大小，也可以用于表示支架沿滑块导轨方向的振动情况。传感器数据以及机电装置的闭环控制是电脑端的labview程序通过数据采集板卡实现的。支架通过小滑块、大滑块安装在滑块导轨上，因此，在电机输出马力远远大于滑块导轨阻力的情况下，螺旋桨推力使支架等产生的沿导轨方向位移会作用在拉压传感器上产生形变输出电压信号，表示水下机电系统产生的推力大小，在电机输出马力接近滑块导轨阻力的情况下，也可以用于表示支架的振动情况。

13、与现有技术，本实用新型的有益效果为：

14、1.按照水下机电系统作业环境配置的全浸没平台，采集到的数据更符合实际情况；

15、2.通过labview设置传感器等故障，或者在机电装置运行过程中手动设置螺旋桨堵转等故障，更简单灵活，能根据实验人员的实际需求获得对应的故障状态数据；

16、3.本装置通过限制装置自由度，保证支架可以在受到水的反作用力时仅在滑块导轨方向上产生位移，在电机输出马力接近滑块导轨阻力的情况下，可以用于表示支架沿滑块导轨方向的振动情况；

17、4.在电机输出马力远远大于滑块导轨阻力的情况下，拉压传感器产生的形变可以换算得到机电装置产生的推力大小，该装置可以作为较好的测量推力工具，用来获取电机马力曲线等性能指标。

18、附图说明

19、图1为本装置的作业流程图；

20、图2为本装置的实验平台正视图；

21、图3为本装置的实验平台俯视图；

22、图4为本装置的实验平台左视图；

23、图5为本装置的实验平台框架内部结构三维视图。

技术特征：

1.一种水下机电系统故障数据测量装置，其特征在于，包括电源电调模块、数据采集板卡与实验平台，所述电源电调模块的输出端通过并联的电压传感器与电流传感器连接数据采集板卡输入端，数据采集板卡输出端通过电压脉冲模块连接电源电调模块的输入端，数据采集板卡连接上位机。

2.根据权利要求1所述的一种水下机电系统故障数据测量装置，其特征在于，所述实验平台包括立方体框架和底板；底板水平设于所述框架内，顶面四角通过型材与所述框架顶部连接；所述底板底面设有滑块导轨，滑块导轨上设有大滑块与小滑块，支架通过小滑块、大滑块安装在滑块导轨上；底板后端垂直于板面方向设有背板。

3.根据权利要求2所述的一种水下机电系统故障数据测量装置，其特征在于，所述支架为门形，包括顶板与左右两侧的两个支脚；左侧支脚底端连接立式轴承，立式轴承内装配有输出轴；输出轴前端连接螺旋桨，中部设有输出轴齿轮；右侧支脚侧部镂空，镂空部分内装配有电机，电机前端通过弹性联轴器与所述输出轴后端连接，电机后端连接拉压传感器，拉压传感器固设于背板上，并与所述数据采集板卡相连；支架两个支脚间还设有竖向的支臂，支臂与左侧支脚间设有编码器齿轮，编码器齿轮与输出轴齿轮相互啮合，并与固设于支臂后端的编码器连接，编码器还连接所述数据采集板卡，所述实验平台中的数据采集板卡连接电流传感器。

4.根据权利要求1所述的一种水下机电系统故障数据测量装置，其特征在于，所述数据采集板卡由数据采集主板、单片机，或微处理器构成的数据采集副板、微弱信号放大电路、高频滤波电路组成，具有串口、并口、usb、can、spi和模数（ad）采集接口。

5.根据权利要求2所述的一种水下机电系统故障数据测量装置，其特征在于，所述底板与型材间设有角码。

6.根据权利要求3所述的一种水下机电系统故障数据测量装置，其特征在于，所述电机为无刷电机。

7.根据权利要求1所述的一种水下机电系统故障数据测量装置，其特征在于，所述电压传感器为pcb0141电压传感器，电流传感器型号为hw-525，电压脉冲模块为pt01a电压转脉冲模块。

技术总结
本技术公开一种水下机电系统故障数据测量装置，包括电源电调模块、数据采集板卡与实验平台，电源电调模块的输出端通过并联的电压传感器与电流传感器连接数据采集板卡输入端，数据采集板卡输出端通过电压脉冲模块连接电源电调模块的输入端，数据采集板卡连接上位机。本技术主要是通过将机电装置、部分传感器放置在支架上并安装在框架上以便浸没在水中，同时保证支架可以在受到水的反作用力时仅在滑块导轨方向上产生位移，使得拉压传感器产生形变测得机电装置产生的推力大小，也可以用于表示支架沿滑块导轨方向的振动情况。

技术研发人员：冀大雄
受保护的技术使用者：浙江大学湖州研究院
技术研发日：20221020
技术公布日：2024/1/12