一种温度和振动测量的复合传感器的制作方法

本发明涉及监测设备，尤其涉及一种温度和振动测量的复合传感器。

背景技术：

1、随着我国经济建设的持续进步以及公共交通出行需求的不断提升，中国铁路现代化蓬勃发展，高速动车组运营速度突破300km/h，截至2022年末，全国铁路营业里程达到15.5万公里，其中高速铁路4.2万公里，保障列车安全运行成为重中之重。获取列车运行实时状态，实现列车智能化运营和智能化检修是当下轨道交通车辆现代化发展的大趋势。

2、随着动车运行速度的不断提高与服役里程的持续增加，关键动力部件或运动部件容易受到损伤和出行故障，比如齿轮箱、轴承，会威胁到动车组的运行安全。振动分析和温度场分析是传动系统监测中最为常见的诊断方法。

3、现有的传感器原始输出是电压或电荷，需要额外配个采集的盒子进行转换解析才能得到加速度、速度、位移信息的报文，额外增加的信号处理设备会导致成本增加。如cn108955762a提出了一种复合传感器，通过温度探针和基座内的第一电路板测量走行旋转部件的温度和振动，其第二电路板对测量数据仅进行归一化处理和接收传递。其无法独立完成算法处理和数据收发。

技术实现思路

1、本发明提供了一种温度和振动测量的复合传感器，以解决上述现有技术中的技术问题。

2、本发明采用的技术方案是：提供一种温度和振动测量的复合传感器，包括：本体、测温探针、输出线缆以及pcb板；所述pcb板封装于本体内，内置热敏电阻的测温探针安装在本体上，测温探针和输出线缆分别与pcb板电连接；所述pcb板上集成有加速度芯片、mcu和can收发芯片，加速度芯片和热敏电阻的信号通过mcu进行处理转换，分析信号频谱和加速度峰值，再通过can收发芯片输出测试和分析的结果。

3、进一步的，所述本体中部设置有长条状空腔，所述长条状空腔一端为螺纹通孔，所述长条状空腔另一端为输出线缆连通孔，所述长条状空腔中部设置有限制pcb板的凹槽。

4、进一步的，所述本体为金属材质，且为一体成型结构。

5、进一步的，所述本体为不锈钢材料。

6、进一步的，所述长条状空腔内采用灌注胶真空灌胶实现封装。

7、进一步的，所述测温探针包括探针保护壳和热敏电阻，所述探针保护壳连接在螺纹通孔处，热敏电阻位于探针保护壳内，并使用导热胶真空填充于探针保护壳内，再在探针保护壳内外连接处分别实施焊接。

8、进一步的，所述热敏电阻引脚通过导线与pcb板焊接，热敏电阻与导线之间使用导热胶真空填充。

9、进一步的，所述热敏电阻为pt100铂热敏电阻。

10、进一步的，所述加速度芯片为mems加速度传感芯片，为三轴或单轴。

11、进一步的，mcu分析信号频谱和加速度峰值的方法包括：

12、步骤1.先将输入的数字信号转化为对应的物理量数据，计算得到温度值、瞬时加速度值；

13、步骤2.统计瞬时加速度极值个数，估算加速度信号周期；

14、步骤3.缓存n个信号周期的加速度数据，作频谱分析，得出振动信号频率和实际周期；

15、步骤4.在已采集加速度数据中按实际周期提取极值，计算振动加速度峰值。

16、本发明的有益效果是：(1)相较于传统传感器，本发明的传感器增加一站式算法处理和数据收发功能，避免了增配其它额外的信号处理设备，降本增效。

17、(2)传统传感器原始输出是电压或电荷，需要额外的信号处理设备进行转换解析，而本发明经mcu和收发芯片转换后，是表示加速度、速度、位移信息的报文。

18、(3)本发明能够对动车组关键维护部件如齿轮箱的振动冲击和温度实现有效测量，通过振动分析和温度场分析为设备监测诊断提供可靠依据，并通过集成mcu和can芯片解决现有产品无法独立完成算法处理和数据收发的问题，可保障动车组安全运行。

技术特征：

1.一种温度和振动测量的复合传感器，其特征在于，包括：本体、测温探针、输出线缆以及pcb板；所述pcb板封装于本体内，内置热敏电阻的测温探针安装在本体上，测温探针和输出线缆分别与pcb板电连接；所述pcb板上集成有加速度芯片、mcu和can收发芯片，加速度芯片和热敏电阻的信号通过mcu进行处理转换，分析信号频谱和加速度峰值，再通过can收发芯片输出测试和分析的结果。

2.根据权利要求1所述的温度和振动测量的复合传感器，其特征在于，所述本体中部设置有长条状空腔，所述长条状空腔一端为螺纹通孔，所述长条状空腔另一端为输出线缆连通孔，所述长条状空腔中部设置有限制pcb板的凹槽。

3.根据权利要求2所述的温度和振动测量的复合传感器，其特征在于，所述本体为金属材质，且为一体成型结构。

4.根据权利要求3所述的温度和振动测量的复合传感器，其特征在于，所述本体为不锈钢材料。

5.根据权利要求2所述的温度和振动测量的复合传感器，其特征在于，所述长条状空腔内采用灌注胶真空灌胶实现封装。

6.根据权利要求2所述的温度和振动测量的复合传感器，其特征在于，所述测温探针包括探针保护壳和热敏电阻，所述探针保护壳连接在螺纹通孔处，热敏电阻位于探针保护壳内，并使用导热胶真空填充于探针保护壳内，再在探针保护壳内外连接处分别实施焊接。

7.根据权利要求1所述的温度和振动测量的复合传感器，其特征在于，所述热敏电阻引脚通过导线与pcb板焊接，热敏电阻与导线之间使用导热胶真空填充。

8.根据权利要求1所述的温度和振动测量的复合传感器，其特征在于，所述热敏电阻为pt100铂热敏电阻。

9.根据权利要求1所述的温度和振动测量的复合传感器，其特征在于，所述加速度芯片为mems加速度传感芯片，为三轴或单轴。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的温度和振动测量的复合传感器，其特征在于，mcu分析信号频谱和加速度峰值的方法包括：

技术总结
本发明公开了一种温度和振动测量的复合传感器，包括：本体、测温探针、输出线缆及PCB板；PCB板封装于本体内，内置热敏电阻的测温探针安装在本体上，测温探针和输出线缆分别与PCB板电连接；PCB板上集成有加速度芯片、MCU和CAN收发芯片，加速度芯片和热敏电阻的信号通过MCU进行处理转换，分析信号频谱和加速度峰值，再通过CAN收发芯片输出测试和分析的结果。本发明能够对动车组关键维护部件如齿轮箱的振动冲击和温度实现有效测量，通过振动分析和温度场分析为设备监测诊断提供可靠依据，并通过集成MCU和CAN芯片解决现有产品无法独立完成算法处理和数据收发的问题，可保障动车组安全运行。相较于传统传感器，本发明的传感器增加一站式算法处理和数据收发功能。

技术研发人员：罗弘亮,田朝勇,范谦
受保护的技术使用者：四川启睿克科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19