特种设备低频动态信号趋势分析传感器的制作方法

1.本发明属于传感器技术领域，具体的说是特种设备低频动态信号趋势分析传感器。


背景技术：

2.在高度发展的现代工业中，现代测试技术向数字化、信息化方向发展已成必然发展趋势，而测试系统的最前端是传感器，它是整个测试系统的灵魂，被世界各国列为尖端技术，特别是近几年快速发展的ic技术和计算机技术，为传感器的发展提供了良好与可靠的科学技术基础。使传感器的发展日新月益，且数字化、多功能与智能化是现代传感器发展的重要特征。
3.而振动传感器可以根据被测设备的振动分析其振动趋势，从而判断其工作状况；在特种设备电扶梯轴承运转中，因为工作运行过程中所产生摩擦容易导致部件损坏并造成重大事故，危害极大，但由于电扶梯主驱动轮的传动频率特别低，针对其检测较为困难，该领域长期以来为空缺现象，直到近年来才开始针对电扶梯的特殊性进行主驱动轮的传动研究，但由于现有的传感器一般难以达到精准分析的程度，所以一直未取得良好的效果，难以准确及时的判断出电扶梯主驱动轮的工作状态，从而及时发现其磨损过度并进行维护更换。
4.现有安装过程中，传感器的壳体部位往往是通过连接螺钉与待测设备上的待测位置相连，连接螺钉端部插入待测位置上预留的用于安装的孔中，通过相互配合的螺纹锁紧，实现壳体部分和待测设备之间的相对固定；其中，在使用过程中，检测人员发现，壳体上的连接螺钉和待测设备之间的安装稳定性对检测结果的准确程度具有较大的影响，在安装过程中，若安装位置不牢固，这样在待测设备的振动过程中，连接螺钉与待测位置之间的连接因为不牢固而发生的相对振动，会干扰影响壳体内部功能模块对待测设备正常振动信号的采集，这样通常会导致检测到的振动程度明显大于正常的振动，输出结果时容易造成对检测结果的误判，从而造成在未达到需要维护更换时就提前进行维护更换，增大了成本。
5.而导致连接不稳固的重要原因，就是在连接安装过程中，尤其是特种设备电扶梯主动轮的安装位置处，在使用过程中来自外界的灰尘水分等杂物对连接螺钉和待测位置之间结合部的渗入，容易造成连接部位的腐蚀加剧，连接不牢固；并且在连接部位杂质增加，腐蚀加剧后，需要更换时对壳体的拆卸也会造成更大的阻碍，容易导致在拆卸中对传感器和待测设备造成更大的破坏。


技术实现要素：

6.为了弥补现有技术的不足，解决上述的技术问题；本发明提出了特种设备低频动态信号趋势分析传感器。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：特种设备低频动态信号趋势分析传感器，包括壳体、连接螺钉、安装防护壳、信号传输线、波形输出模块、信号处理模块和多晶
硅晶圆体，所述连接螺钉固定安装在所述壳体底部，所述波形输出模块、信号处理模块和多晶硅晶圆体均安装在所述壳体内部；信号传输线贯穿所述壳体顶部设置的出线口伸入所述壳体内部，并与所述波形输出模块相通，所述安装防护壳设置在所述壳体底部位于所述连接螺钉两侧的部位；所述安装防护壳包括防护环体和防护圆板，所述防护环体安装在所述壳体底部，所述防护圆板安装在所述防护环体上正对所述连接螺钉的一端；并且所述连接螺钉端部穿过所述防护圆板中间部位所设有的安装孔伸出；所述防护圆板上边缘部位设有环形的封闭槽，所述封闭槽内部安装有封闭圈，所述封闭圈为弹性材质。
8.优选的，所述壳体底部靠近所述连接螺钉的部位设有固定滑槽，所述固定滑槽上均匀设有固定孔，所述防护环体内侧表面上与所述固定滑槽对应的部位设有固定滑块，所述固定滑块上设有螺纹孔。
9.优选的，所述封闭圈内部中空，并且所述防护环体内壁上靠近所述防护圆板的部位设有环形气腔，所述环形气腔与供气设备相通，并且所述环形气腔与所述封闭圈内部相通。
10.优选的，所述封闭圈内壁上均匀设有多个隔板，所述隔板将所述封闭圈内部中空区域隔绝成多个互不相通的隔离气室；所述环形气腔侧壁上与所述隔离气室对应的部位设有多个导气孔，所述导气孔内部均设有控制气阀。
11.优选的，所述导气孔内部靠近所述隔离气室的一侧安装有顶杆，所述顶杆滑动安装在所述导气孔内部；所述导气孔靠近所述隔离气室的一侧端部为喇叭状结构；所述顶杆侧壁上均匀设有导气槽；且所述顶杆侧壁通过弹簧与所述导气孔内壁相连。
12.优选的，所述顶杆远离所述导气孔的一侧端部上设有稳定杆，所述稳定杆为弧形；并且所述封闭圈内壁中间部位设有稳定槽，所述稳定槽截面为v形。
13.优选的，所述防护圆板内部设有环形的清理气腔，所述清理气腔通过导气管与所述环形气腔相通；所述安装孔内壁均匀设有清理孔，所述清理孔倾斜指向所述安装孔外侧，并且所述清理孔与所述清理气腔内部相通。
14.优选的，所述防护圆板外表面均匀设有引流槽，所述引流槽围绕所述安装孔呈现环形分布，并且所述引流槽延伸到所述封闭槽中。
15.本发明的有益效果如下。
16.1.本发明所述的特种设备低频动态信号趋势分析传感器，通过多晶硅晶圆体及时检测低频振动信号，并且将其转换成信号处理模块能够识别的电信号，从而在进行数据处理后，通过波形输出模块输出振动的原生波形，并通过相连的信号传输线传递到外界的数据计算处理设备中，利用包络分析、倒频分析等手段，从而对扶梯主动轮传动过程中产生的劣化趋势作出精准的健康评估，这样就能及时在待测设备磨损过度时发现状况，并及时维护更换，减少事故发生的概率。
17.2.本发明所述的特种设备低频动态信号趋势分析传感器，通过防护环体和防护圆板所构成了对连接螺钉的保护，能够有效避免在使用过程中外界碰撞对连接螺钉部位可能
造成的损伤，保证了连接螺钉和待测位置之间相互结合的紧密稳定，从而减少了连接部位之间相对振动对于传感器设备内部所检测到待测设备工作振动信号的干扰，从而提高了检测的准确程度，也保证了壳体上连接螺钉部位安全，保证了其可以重复多次使用，降低了更换成本。
附图说明
18.下面结合附图对本发明作进一步说明。
19.图1是本发明的立体图。
20.图2是本发明中壳体内部结构简图。
21.图3是本发明中壳体去除安装防护壳后的正视图。
22.图4是本发明的部分剖视图。
23.图5是图4中a处的局部放大图。
24.图6是图5中b处的局部放大图。
25.图7是本发明另一个视角的立体图。
26.图8是图7中c处的局部放大图。
27.图9是本发明中顶杆的立体图。
28.图10是本发明中各功能模块的示意图。
29.图中：壳体1、连接螺钉11、安装防护壳12、防护环体121、防护圆板122、固定滑块123、环形气腔124、安装孔125、出线口13、封闭槽14、封闭圈15、隔板151、隔离气室152、导气孔153、稳定槽154、固定滑槽16、固定孔161、顶杆17、导气槽171、稳定杆172、清理气腔18、导气管181、清理孔182、引流槽183、信号传输线2、波形输出模块3、信号处理模块4、多晶硅晶圆体5。
具体实施方式
30.面将结合本发明实施例中附图所示，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
31.特种设备低频动态信号趋势分析传感器，如说明书附图中图1-10所示，作为一种振动传感器，可以根据被测设备的振动分析其振动趋势，从而判断其工作状况；在特种设备电扶梯轴承运转中，因为工作运行过程中所产生摩擦容易导致部件损坏并造成重大事故，危害极大，但由于电扶梯主驱动轮的传动频率特别低，针对其检测较为困难，该领域长期以来为空缺现象，直到近年来才开始针对电扶梯的特殊性进行主驱动轮的传动研究，但由于现有的传感器一般难以达到精准分析的程度，所以一直未取得良好的效果，难以准确及时的判断出电扶梯主驱动轮的工作状态，从而及时发现其磨损过度并进行维护更换；因此本技术提供的特种设备低频动态信号趋势分析传感器，包括壳体1、连接螺钉11、安装防护壳12、信号传输线2、波形输出模块3、信号处理模块4和多晶硅晶圆体5，此处的
壳体1为金属材质，连接螺钉11固定安装在壳体1底部，用于和待测设备，例如电扶梯主驱动轮上的预定安装检测位置相连；波形输出模块3、信号处理模块4和多晶硅晶圆体5均安装在壳体1内部；采用的信号传输线2贯穿壳体1顶部设置的出线口13伸入壳体1内部，并且在出线口13位置可以安装锁线器，用于保证信号传输线2连接稳定性，以及防水密封层，可以在使用过程中防止灰尘水分通过信号传输线2部位的渗入，保证内部功能模块结构的正常工作，且锁线器和防水密封层的选用和安装均属于现有技术中振动传感器上常见的结构；信号传输线2与波形输出模块3相通；现有安装过程中，传感器的壳体1部位往往是通过连接螺钉11与待测设备上的待测位置相连，连接螺钉11端部插入待测位置上预留的用于安装的孔中，通过相互配合的螺纹锁紧，实现壳体1部分和待测设备之间的相对固定；其中，在使用过程中，检测人员发现，壳体1上的连接螺钉11和待测设备之间的安装稳定性对检测结果的准确程度具有较大的影响，在安装过程中，若安装位置不牢固，这样在待测设备的振动过程中，连接螺钉11与待测位置之间的连接因为不牢固而发生的相对振动，会干扰影响壳体1内部功能模块对待测设备正常振动信号的采集，这样通常会导致检测到的振动程度明显大于正常的振动，输出结果时容易造成对检测结果的误判，从而造成在未达到需要维护更换时就提前进行维护更换，增大了成本；而导致连接不稳固的重要原因，就是在连接安装过程中，尤其是特种设备电扶梯主动轮的安装位置处，在使用过程中来自外界的灰尘水分等杂物对连接螺钉11和待测位置之间结合部的渗入，容易造成连接部位的腐蚀加剧，连接不牢固；并且在连接部位杂质增加，腐蚀加剧后，需要更换时对壳体1的拆卸也会造成更大的阻碍，容易导致在拆卸中对传感器和待测设备造成更大的破坏；因此本技术在壳体1底部位于连接螺钉11两侧的部位设置有安装防护壳12，安装防护壳12包括防护环体121和防护圆板122，防护环体121安装在壳体1底部，防护圆板122安装在防护环体121上正对连接螺钉11的一端，并且连接螺钉11端部穿过防护圆板122中间部位所设有的安装孔125伸出，并且安装到待测位置上；防护圆板122上边缘部位设有环形的封闭槽14，封闭槽14内部安装有封闭圈15，封闭圈15为弹性材质，这样在安装过程中，封闭圈15与待测位置表面紧密接触，从而配合安装防护壳12对连接螺钉11和待测设备之间的结合部进行更好的保护；具体工作流程：在安装过程中，将连接螺钉11端部对准待测位置上预留的孔，旋转嵌入，直到连接螺钉11稳定的安装到待测位置上；此时安装防护壳12上的防护圆板122贴合到待测设备的待测位置表面，并且位于封闭槽14内部的封闭圈15表面紧密贴合到待测位置附近区域，形成了环形的封闭保护区，从而有效的阻止外侧环境中可能进入的灰尘水分等杂质；而防护环体121和防护圆板122所构成了对连接螺钉11的保护，能够有效避免在使用过程中外界碰撞对连接螺钉11部位可能造成的损伤，保证了连接螺钉11和待测位置之间相互结合的紧密稳定，从而减少了连接部位之间相对振动对于传感器设备内部所检测到待测设备工作振动信号的干扰，从而提高了检测的准确程度，也保证了壳体1上连接螺钉11部位安全，保证了其可以重复多次使用，降低了更换成本；具体的，在工作过程中多晶硅晶圆体5可以及时检测低频振动信号，并且将其转换
成信号处理模块4能够识别的电信号，从而在进行数据处理后，通过波形输出模块3输出振动的原生波形，并通过相连的信号传输线2传递到外界的数据计算处理设备中，利用包络分析、倒频分析等手段，从而对扶梯主动轮传动过程中产生的劣化趋势作出精准的健康评估，这样就能及时在待测设备磨损过度时发现状况，并及时维护更换，减少事故发生的概率；本技术中的波形输出模块3、信号处理模块4和多晶硅晶圆体5均采用现有技术中能够满足其功能的结构组件，综合采用了现有能够进行低频动态信号趋势分析这样专用功能的技术产品，进一步强化升级了现有针对例如扶梯主动轮这样特种设备检测用振动传感器的检测准确度。
实施例二
32.在实施例一的基础上，如说明书附图中图1-3所示，壳体1底部靠近连接螺钉11的部位设有固定滑槽16，固定滑槽16上均匀设有固定孔161，固定孔161内壁也设有对应的螺纹，防护环体121内侧表面上与固定滑槽16对应的部位设有固定滑块123，固定滑块123上设有螺纹孔；通过固定滑块123在固定滑槽16上的移动，更好的调整连接螺钉11端部伸出安装孔125的长度，这样能够更大程度适应不同的待测设备，提高本技术设备的适用范围；具体工作流程：在实施例一中具体工作流程的基础上，在未安装之前的存放和运输过程中，移动固定滑块123使得固定滑块123在固定滑槽16中移动，从而移动安装防护壳12，使得连接螺钉11的端部完全进入安装防护壳12内壁，使用例如固定螺栓这样的固定件穿过固定滑块123上的螺纹孔和固定滑槽16上对应的固定孔161，实现对安装防护壳12的固定，并且使用胶带等设备封闭安装孔125，从而保证在存放和运输过程中对连接螺钉11的完全封闭防护；需要安装时，首先解除安装防护壳12的固定后，移动固定滑块123，使得连接螺钉11从安装孔125中伸出，并且要根据待测位置上预留的用于安装的孔的深度，确定连接螺钉11伸出的长度；在伸出合适的长度后，再次使用固定件完成对安装防护壳12的固定，从而保证连接螺钉11伸出长度能够有效适应不同类型长度待测位置孔，从而适应不同的待测设备；这样也能够保证即便用于不用的待测设备，仍然能够保证安装防护壳12上的防护圆板122对待测位置表面较为紧密的贴合，从而保证对连接部位的封闭保护。
实施例三
33.在实施例二的基础上，如说明书附图中图1-6所示，封闭圈15内部中空，并且防护环体121内壁上靠近防护圆板122的部位设有环形气腔124，环形气腔124与供气设备相通，此处的供气设备可以是例如微型气泵这样尺寸较小的能够提供空气的设备，并且可以在合适情况下安装在防护环体121的侧壁上，环形气腔124与封闭圈15内部相通，通过对封闭圈15充气碰撞从而保证其对连接部位的封闭保护；具体工作流程：在实施例二中具体工作流程的基础上，关于对安装防护壳12位置的调整，调整的精度只能是固定滑槽16上均匀分布的固定孔161之间间距，这样在安装过程中可能会出现连接螺钉11完成与待测位置的相对固定后，此时防护圆板122并未与待测位置表面相接触，从而无法对连接部位实现封闭保护；此时可以启动供气设备，向着环形气腔124中注入压缩空气，随后空气进入到封闭圈15中，封闭圈15为弹性材质，内部充气膨胀，此
时体积增大并迅速填充到防护圆板122与待测位置之间的间隙，与待测位置表面紧密接触，从而保证对连接位置的封闭保护，避免外界杂质和水分的进入影响壳体1和待测设备之间的相对固定，从而减少振动干扰，保证传感器的检测准确程度；在不需要封闭保护时，停止对封闭圈15内部充气，随后内部空气流失，形变恢复；此时封闭圈15缩回到环形的封闭槽14中，这样在安装和运输过程中，环形的封闭槽14对其中的封闭圈15进行保护，减少其受到碰撞磨损的情况，保证其安全使用寿命受到的影响较小。
实施例四
34.在实施例三的基础上，如说明书附图中图1-8所示，封闭圈15内壁上均匀设有多个隔板151，此处的隔板151采用与封闭圈15相同的材质制备得到，隔板151将封闭圈15内部中空区域隔绝成多个互不相通的隔离气室152；环形气腔124侧壁上与隔离气室152对应的部位设有多个导气孔153，导气孔153内部均设有控制气阀，控制气阀的关闭开启受到外界控制器的控制；通过将封闭圈15内部中空区域隔绝成多个互不相通的隔离气室152，一方面减少封闭圈15破损对密封保护的影响，另一方面可以通过部分区域的膨胀使得连接部位受力不均，从而测试连接部位的连接稳定程度；具体工作流程：在实施例三中具体工作流程的基础上，因为使用安装过程中的操作失误，或者待测设备运行问题，可能会对封闭圈15表面造成破坏，导致封闭圈15内部泄露，难以保证膨胀以对连接部位进行密封保护；并且待测设备运行高峰期，难以抽出时间对其进行维修更换时；通过隔板151将封闭圈15内部中空区域隔绝成多个互不相通的隔离气室152，这样通常普通的破损只会影响其中一到两个隔离气室152的封闭性，此时只需要通过控制不同的隔离气室152对应的导气孔153的控制气阀，对其中已经损坏的部位隔离气室152对应的控制气阀进行关闭，使其处于隔断状态；随后正常启动其它部位的控制气阀，并对其它正常部位的隔离气室152进行充气，这样封闭圈15大部分部位实现正常充气膨胀，并对连接部位开始密封保护，这样能够有效防护大部分可能渗入的灰尘杂质，从而持续到能够有维修更换的机会进行对应的操作；这样提高了本技术抵御意外事故的容错率，和对连接部位保护的安全系数，使得本技术对连接部位的保护更加安全可靠；进一步的，为了更好的发现连接部位出现不牢固的状况，可以对连接部位的稳定性进行定时的测试；因为在封闭圈15膨胀挤压待测位置时，会受到反作用力，此时若连接部位并不稳定牢固，反作用力的作用可以使得壳体1相对于待测位置出现振动，二待测设备此时还未启动，传感器通过检测到的振动程度，从而判断连接稳定性，并决定是否需要对连接部位进行维护或者重新加固；具体的，在测试过程中，可以启动部分的隔离气室152对应的控制气阀，对其中通气，而其它部位的隔离气室152保持封闭，停止供气，从而使得封闭圈15上部分区域出现膨胀，并挤压待测位置；这样对于防护圆板122，受到的反作用力并不均匀，若连接部位不稳定牢固，此时的壳体1相对于待测位置的振动程度更大，能够更加明显的检测到连接部位不牢固的问题，并及时做出对应的措施，从而保证传感器检测工作的正常进行。
实施例五
35.在实施例四的基础上，如说明书附图中图1-9所示，导气孔153内部靠近隔离气室152的一侧安装有顶杆17，顶杆17滑动安装在导气孔153内部；导气孔153靠近隔离气室152的一侧端部为喇叭状结构；顶杆17侧壁上均匀设有导气槽171，气流能够顺利通过导气槽171穿过顶杆17和导气孔153之间的间隙部位，从而进入到隔离气室152内部；且顶杆17侧壁通过弹簧与导气孔153内壁相连；进一步的，顶杆17远离导气孔153的一侧端部上设有稳定杆172，稳定杆172为弧形；并且封闭圈15内壁中间部位设有稳定槽154，稳定槽154截面为v形，通过顶杆17和稳定杆172的作用，使得封闭圈15膨胀变形得的更加均匀；具体工作流程：在实施例四中具体工作流程的基础上，在供气设备启动后，气流通过导气孔153进入，使得导气孔153内部顶杆17受到气流冲击，并在导气孔153中滑动，此时顶杆17移动后顶杆17端部上的稳定杆172与封闭圈15内壁接触，使得封闭圈15内壁直接受压；并且因为封闭圈15内壁中间部位设有稳定槽154，而封闭圈15中间位置是最早与待测位置表面相接触的部位，在运输安装过程中外力作用可能使得封闭圈15表面出现扭曲变形，影响对连接部位的封闭保护；而移动的顶杆17带动稳定杆172对封闭圈15内壁起到支撑作用，稳定杆172为弧形，并且弧度与隔离气室152的弧度相同，稳定杆172在稳定槽154内壁上滑动，并在锥形的稳定槽154的引导下嵌入稳定槽154中间凹陷部位，一方面使得封闭圈15内壁受到支撑更加顺利的膨胀，另一方面稳定杆172和稳定槽154的结合使得封闭圈15内壁受力，扭曲不正常变形受到支撑复位，并且在膨胀变形过程中，稳定杆172对稳定槽154内壁的支撑使得封闭圈15内壁的膨胀变形更加均匀，这样封闭圈15与待测位置贴合得更加紧密，进一步保证了对连接部位的安全防护；进一步的，当封闭圈15完全膨胀后，此时控制气阀关闭保持对隔离气室152的封闭，此时顶杆17不再受到冲击气流的推力，并在相连弹簧的作用下复位；需要封闭圈15复位时，只需要关闭供气设备的运行，并且打开控制气阀，在封闭圈15侧壁的张力作用下，气流反向流动溢出，使得封闭圈15变形复位。
实施例六
36.在实施例五的基础上，如说明书附图中图1-9所示，防护圆板122内部设有环形的清理气腔18，清理气腔18通过导气管181与环形气腔124相通；安装孔125内壁均匀设有清理孔182，清理孔182倾斜指向安装孔125外侧，并且清理孔182与清理气腔18内部相通；进一步的，防护圆板122外表面均匀设有引流槽183，引流槽183围绕安装孔125呈现环形分布，并且引流槽183延伸到封闭槽14中；通过清理孔182和引流槽183对连接部位和间隙部位的冲刷清理，进一步保证连接部位的稳定牢固；具体工作流程：在实施例五中具体工作流程的基础上，封闭圈15的保护下，外界灰尘杂质这样颗粒较大的杂物可以被有效阻止，但是在阴雨天气这样湿度较大的环形中，可能会出现湿度较大的空气通过封闭圈15与待测位置之间的间隙部位，水分在连接螺钉11和待测位置的结合部液化，导致该部位湿度增大，腐蚀加剧，影响连接部位的使用寿命；因此设置清理气腔18，维护人员定时在外界通过启动控制器控制导气孔153的控制气阀打开，放
出空气，使得封闭圈15复位，此时防护圆板122和待测位置之间的间隙打开；随后关闭全部的控制气阀，打开导气管181上安装的控制气阀，随后启动供气设备，使得环形气腔124通过导气管181向着清理气腔18内部供气，随后清理气腔18通过清理孔182流出空气，冲刷连接螺钉11端部和待测位置结合部，流动空气冲刷作用下，其中积累的水分和可能存在的灰尘杂质加速离开，并在流动空气的作用下通过封闭圈15与待测位置之间的间隙部位离开，从而保证连接部位的牢固性，进而保证传感器的正常工作；并且因为引流槽183的作用，使得通过防护圆板122和待测位置之间间隙的空气在引流槽183的作用下更加均匀的冲刷防护圆板122和待测位置的表面，从而对表面进行有效清理；引流槽183延伸进入到封闭槽14中，使得流动空气冲刷封闭圈15表面，从而清理封闭圈15表面上可能积累的灰尘和水分，减少对封闭圈15表面的腐蚀，保证其使用寿命；在冲刷一段时间后，关闭导气管181的控制气阀，重新打开导气孔153的控制气阀，使得封闭圈15膨胀，恢复对连接部位的封闭保护。
37.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。