一种新型声音传感器及其工作方法与流程

本发明涉及声音传感器，尤其涉及一种新型声音传感器及其工作方法。

背景技术：

1、现今，声音传感器主要分为三种，压电陶瓷式、电容式和磁电式。其中压电陶瓷式传感器原理主要是利用压电效应，优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。但由于井下空气潮湿，而某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷；电容式传感器以各种类型的电容器作为传感元件，将被测物理量或机械量转换成为电容量变化的一种转换装置，实际上就是一个具有可变参数的电容器。优点是温度稳定性好、结构简单、动态响应好、可以非接触测量且灵敏度与性价比高、对高温等恶劣条件的适应性强。缺点是输出阻抗高，负载能力差、寄生电容和分布电容的影响大以及联接电路较复杂；磁电式传感器原理是利用电磁感应，优点是结构简单、测量精度高、抗干扰能力强、灵敏度高和性能稳定，缺点是灵敏度，线性度和测量范围相互制约，传感器自身频率响应低，不适于快速动态测量。一般来说，磁电式传感器的分辨率和示值误差与示值范围有关，示值范围大时，分辨率和示值精度相应降低。

2、煤矿普遍使用输送带托辊(皮带机)，由于运行工况恶劣，数量众多，又要求连续运转，并且在线检修不便。要保证输送机长期连续稳定的运行，对有故障托辊的快速发现和及时处理非常重要。为快速安全可靠地发现有故障隐患的托辊，需适时安排检修，避免托辊带病运转可能造成的更高的停机维修成本及产量损失，减少工人的工作强度。

3、现有技术在工作时有在输送机上安装振动传感器的方式进行的检测，但是输送机托辊异常时发出的噪声分为多种情况，具体包括摩擦噪声：当托辊轮子摩擦或磨损时，会发出刺耳的金属摩擦声。碰撞噪声：如果托辊与其他物体碰撞或受到冲击，可能会发出尖锐的撞击声。滚动噪声：如果托辊轮子松动或变形，可能会出现滚动噪声。但是采用振动传感器时振动传感器对滚动噪声比较敏感，对于摩擦噪声这种高频的噪声便难以进行感应，而且现有技术中的托辊在工作时，周围环境的各种噪声会检测造成干扰。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为达到上述目的，本发明提出了一种新型声音传感器，包括正对设置的两个安装架，每个安装架上均转动连接转动架，所述转动架上固定设置有用于与所述安装架转动连接的转动杆，所述转动杆一端穿过所述转动架连接有用于控制转动的动力组件，所述转动架远离转动段固定设置有桶状的安装筒，所述安装筒开口朝向远离安装架一侧，且所述安装筒内设置有电容器驻极话筒，所述电容器驻极话筒电连接有数据采集器，所述数据采集器电连接有控制器，所述控制器与所述动力组件电连接设置，所述控制器电连接有用于对噪声信号进行分析的上位机。

3、本发明通过控制器控制动力组件工作带动两个分置于输送机两侧的安装架上的转动架进行转动，安装筒中的电容器驻极话筒在不同角度对噪音进行收集，收集过后的噪音信号传递至控制器进行分析过滤后，对噪音信号强度最高的转动架转动角度进行多次计算分析后取角度平均值，控制器控制动力组件带动转动架在噪音信号强度最高的平均值角度位置停止工作，此时两个转动架头部均朝向输送机方向一侧某一角度停止转动，两转动架停转角度所对应的两条射线的焦点即为托辊噪音发声位置。

4、可选的，所述电容器驻极话筒朝向安装筒底端一侧连接有屏蔽线，所述屏蔽线穿过所述安装筒底部与所述数据采集器电连接设置。

5、进一步地，所述安装筒内对应所述电容器驻极话筒上方设置有屏蔽网。

6、进一步地，所述安装筒内壁贴合设置有吸音海绵层，所述吸音海绵层与所述安装筒呈同轴桶状设置，且所述电容器驻极话筒设置于所述吸音海面形成内部空腔的底部，且所述屏蔽线穿过所述吸音海绵层设置，所述屏蔽网穿过所述吸音海绵层与所述安装筒侧壁固定连接设置。

7、进一步地，动力组件包括固定设置于所述安装架上的步进电机，所述步进电机的输出端设置有蜗杆，所述转动杆穿过所述安装架一端固定连接有与所述蜗杆啮合的蜗轮，所述步进电机与所述控制器电连接设置。

8、进一步地，两个安装架上的安装筒相对一侧面均设置有激光指示灯，所述激光指示灯与所述控制器电连接设置。

9、进一步地，所述数据采集器内包括依次连接的放大电路以及模数转换电路，所述放大电路与所述屏蔽线电连接设置，且所述模数转换电路与所述控制器电连接设置。

10、本发明还提供一种新型声音传感器工作方法，包括如下步骤：

11、s1、控制器控制两个安装架上的步进电机同步进行正转-翻转往复循环工作，通过各自连接的蜗轮蜗杆分别带动两个转动架进行同步转动，实现带动两个转动架上的安装筒同步摆动，数据采集器对噪音进行多角度采集；

12、s2、数据采集器将采集到的噪声信号传递至控制器，控制器对噪音进行过滤处理后，控制器对过滤处理后的噪音信号进行强度分析，对转动架摆动多个周期后，噪音强度最高时的转动架角度进行多次分析计算，取多次角度结果的平均值；

13、s3、控制器控制两个步进电机在对转动架转动至噪音强度最大的平均值角度位置时停止转动，两转动架停止转动后的角度所对应射线交点位置即为损坏托辊的噪音发声部位；

14、s4、控制器对噪音信号的频率进行分析，通过对噪声的频率对噪音种类进行判定，并将半段信号及故障位置信息同步发送至上位机。

15、进一步地，所述s2中，控制器收到信号后，依据噪声频率进行过滤，对除摩擦噪声、碰撞噪声、滚动噪声三个声音频率段之外的声音频率段进行屏蔽。

16、进一步地，所述s3中，控制器控制两个安装筒上的激光指示灯工作，两束激光的交点即为两转动架停止转动后的角度所对应射线交点位置。

17、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种新型声音传感器，其特征在于，包括正对设置的两个安装架，每个安装架上均转动连接转动架，所述转动架上固定设置有用于与所述安装架转动连接的转动杆，所述转动杆一端穿过所述转动架连接有用于控制转动的动力组件，所述转动架远离转动段固定设置有桶状的安装筒，所述安装筒开口朝向远离安装架一侧，且所述安装筒内设置有电容器驻极话筒，所述电容器驻极话筒电连接有数据采集器，所述数据采集器电连接有控制器，所述控制器与所述动力组件电连接设置，所述控制器电连接有用于对噪声信号进行分析的上位机。

2.如权利要求1所述的一种新型声音传感器，其特征在于，所述电容器驻极话筒朝向安装筒底端一侧连接有屏蔽线，所述屏蔽线穿过所述安装筒底部与所述数据采集器电连接设置。

3.如权利要求2所述的一种新型声音传感器，其特征在于，所述安装筒内对应所述电容器驻极话筒上方设置有屏蔽网。

4.如权利要求3所述的一种新型声音传感器，其特征在于，所述安装筒内壁贴合设置有吸音海绵层，所述吸音海绵层与所述安装筒呈同轴桶状设置，且所述电容器驻极话筒设置于所述吸音海面形成内部空腔的底部，且所述屏蔽线穿过所述吸音海绵层设置，所述屏蔽网穿过所述吸音海绵层与所述安装筒侧壁固定连接设置。

5.如权利要求1所述的一种新型声音传感器，其特征在于，其特征在于，动力组件包括固定设置于所述安装架上的步进电机，所述步进电机的输出端设置有蜗杆，所述转动杆穿过所述安装架一端固定连接有与所述蜗杆啮合的蜗轮，所述步进电机与所述控制器电连接设置。

6.如权利要求1所述的一种新型声音传感器，其特征在于，两个安装架上的安装筒相对一侧面均设置有激光指示灯，所述激光指示灯与所述控制器电连接设置。

7.如权利要求2所述的一种新型声音传感器，其特征在于，所述数据采集器内包括依次连接的放大电路以及模数转换电路，所述放大电路与所述屏蔽线电连接设置，且所述模数转换电路与所述控制器电连接设置。

8.一种新型声音传感器工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.如权利要求8所述的一种新型声音传感器工作方法，其特征在于，所述s2中，控制器收到信号后，依据噪声频率进行过滤，对除摩擦噪声、碰撞噪声、滚动噪声三个声音频率段之外的声音频率段进行屏蔽。

10.如权利要求9所述的一种新型声音传感器工作方法，其特征在于，所述s3中，控制器控制两个安装筒上的激光指示灯工作，两束激光的交点即为两转动架停止转动后的角度所对应射线交点位置。

技术总结
本发明公开了一种新型声音传感器，包括正对设置的两个安装架，每个安装架上均转动连接转动架，转动架上固定设置有用于与安装架转动连接的转动杆，转动杆一端穿过转动架连接有用于控制转动的动力组件，转动架远离转动段固定设置有桶状的安装筒，且安装筒内设置有电容器驻极话筒，电容器驻极话筒电连接有数据采集器，数据采集器电连接有控制器，控制器与动力组件电连接设置，控制器电连接有用于对噪声信号进行分析的上位机。本发明通过控制转动架往复转动，在不同角度对噪音进行收集，对噪音信号强度最高的转动角度进行多次计算分析后取角度平均值，控制转动架在平均值角度位置停止工作，两转动架停止角度正对位置确定损坏位置。

技术研发人员：杜波,胡小刚,刘志明,张世明,金刚,刘朝,乔伟
受保护的技术使用者：中煤科工集团信息技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16