21、第二电路板9、第三电路板10、第四电路板11和工业级3G传输模块15组成一体化轴承系统声学故障检测装置，将第二电路板9、第三电路板10和第四电路板11分别通过排母12和排针13连线并固定，形成占用面积较小的电路板，承载轴承系统声学故障检测装置的信号处理电路，驻极体电容声学传感器2和第一温度传感7分别通过接线端子17连接到电路板上，起到连线和固定的作用，三轴加速度传感器3芯片焊接到第一电路板上，将三轴加速度传感器3用一层刚性较大的AB胶5与轴承系统声学故障检测装置外壳16粘紧，以利于振动信号的传导，再用螺丝将第一电路板4连同三轴加速度传感器3固定在轴承系统声学故障检测装置外壳16上，通过排线6与第四电路板11连接，轴承系统声学故障检测装置I与第二温度传感器21和轴承系统声学故障检测装置上位机22通过航空接头8和T型三通航空接头20连接，可以防尘防水，并方便装置的拆卸。
[0012]按照附图2将数据处理模块FPGA 29、驻极体电容声学传感器2、信号放大电路23、带通滤波器24、第一温度传感器7、温度/电阻转换电路25、温度变送电路26、多通道A/D转换电路27、三轴加速度传感器3、第二温度传感器21、工业级3G传输模块15和CAN总线通讯模块28组成轴承系统声学故障检测装置的信号处理电路部分，其中驻极体电容声学传感器2与信号放大电路23连接以将信号调至合适的电压范围，通过带通滤波器24滤除采样时造成频率混叠的高频信号，并滤除容易给驻极体电容声学传感器2带来干扰的低频噪声信号，用多通道A/D转换电路27进行模数转换后送入数据处理模块FPGA 29中处理数据，提取信号特征频率；第一温度传感器7与温度/电阻转换电路25连接以将温度信号转换为电阻信号，并通过温度变送电路26将信号放大，经多通道A/D转换电路27后送至数据处理模块FPGA 29中，第二温度传感器21测得的轴承温度信号送至数据处理模块FPGA 29中与第一温度信号求差，有效避免了室外温度变化导致轴承温度变化对温度测量系统的影响；三轴加速度传感器3与数据处理模块FPGA 29连接，提取低频段振动信号的特征频率；数据处理模块FPGA 29与CAN总线通讯模块28连接，将分析处理的数据传输到轴承系统声学故障检测装置上位机22中；工业级3G传输模块15与数据处理模块FPGA 29连接，将轴承故障信号传输到工作人员的手机中。
[0013]按照附图3安装轴承系统声学故障检测装置I时，拧下轴承座30上的轴承座及轴承系统声学故障检测装置固定螺丝31，通过轴承系统声学故障检测装置I上的轴承系统声学故障检测装置固定孔14，用轴承座及轴承系统声学故障检测装置固定螺丝31将轴承系统声学故障检测装置I与轴承座30拧紧连接为一体，起到固定装置和利于振动信号传导的作用，第二温度传感器21插入轴承座温度传感器预留孔32中，测量轴承温度，将T型三通航空接头20的中间端口与航空接头8连接、左边端口与第二温度传感器21的输出端连接、右边端口与轴承系统声学故障检测装置上位机22连接。
【主权项】
1.一种轴承系统声学故障检测装置，其特征在于将声学传感器与加速度传感器结合为一体使用，对低频的声振信号用加速度传感器检测，对高频和中频的声振信号用驻极体电容声学传感器检测，结合轴承温度实时处理数据，识别轴承故障，并用3G无线传输模块将故障信号及时发送给工作人员，整套轴承系统声学故障检测装置(I)由测量装置和信号处理电路两部分组成，所述的测量装置部分包括驻极体电容声学传感器(2)、三轴加速度传感器(3)、第一温度传感器(7)、第一电路板(4)、第二电路板(9)、第三电路板(10)、第四电路板(11)、工业级3G传输模块(15)、轴承系统声学故障检测装置外壳(16)、T型三通航空接头(20)和第二温度传感器(21)组成，其中驻极体电容声学传感器(2)采用接触式的方法测量轴承的声振信号，用金属片与螺丝将传感器探头固定在轴承系统声学故障检测装置外壳(16)上，三轴加速度传感器(3)焊接到第一电路板(4)上，将三轴加速度传感器(3)用一层刚性较大的AB胶(5)与轴承系统声学故障检测装置外壳(16)粘紧，并用螺丝将第一电路板⑷固定到轴承系统声学故障检测装置外壳(16)上，通过排线(6)与第四电路板(11)连接，第一温度传感器(7)通过接线端子(17)安装在第一电路板(9)上用于测量环境温度，工业级3G传输模块(15)插接在第三电路板(10)上，轴承系统声学故障检测装置(I)通过航空接头(8)与T型三通航空接头(20)的中间端口连接来实现与外部连接，使得整个装置安装简易并且防尘防水，轴承系统声学故障检测装置(I)通过T型三通航空接头(20)的左边端口与第二温度传感器(21)连接，第二温度传感器(21)深入轴承座靠近轴承的预留孔中测轴承的温度，将数据传回到轴承系统声学故障检测装置(I)中的处理芯片中，与第一温度传感器(7)采集的数据求差，有效减少了环境温度对轴承温度测量的影响，轴承系统声学故障检测装置(I)通过T型三通航空接头(20)的右边端口与轴承系统声学故障检测装置上位机(22)连接，一方面将供电的电源线接入轴承系统声学故障检测装置(I)，通过接线端子(17)与第二电路板(9)连接，到达给轴承系统声学故障检测装置(I)的信号处理电路部分供电的目的，另一方面将信号处理电路输出的信号输出到轴承系统声学故障检测装置上位机(22)中，以便保存历史数据和工作人员观测运行状态，轴承系统声学故障检测装置测量电路在轴承系统声学故障检测装置(I)中采用三层电路设计，包括第二电路板(9)、第三电路板(10)和第四电路板(11)，三层电路板之间分别通过排针(13)和排母(12)连接，轴承系统声学故障检测装置外壳(16)预置插槽，第二电路板(9)、第三电路板(10)和第四电路板(11)通过排针(13)和排母(12)连接为一体后，对应预置插槽放入轴承系统声学故障检测装置外壳(16)中，合页(18)连接轴承系统声学故障检测装置外壳(16)和盖子，轴承系统声学故障检测装置外壳(16)与盖子接触的部位装有密封胶条，预置外壳固定螺母(19)，用螺丝将盖子和整个轴承系统声学故障检测装置外壳(16)连接成为一体，保证整个装置防尘、防水，轴承系统声学故障检测装置外壳(16)采用不锈钢材质，底部不锈钢板厚度约5mm，便于轴承系统声学故障检测装置(I)的固定和振动信号的传导，在底部不锈钢板伸出的部位预置轴承系统声学故障检测装置固定孔(14)，用来将轴承系统声学故障检测装置(I)稳定地固定在轴承座上；所述的信号处理电路由数据处理模块FPGA(29)、驻极体电容声学传感器(2)、信号放大电路(23)、带通滤波器(24)、第一温度传感器(7)、温度/电阻转换电路(25)、温度变送电路(26)、多通道A/D转换电路(27)、三轴加速度传感器(3)、第二温度传感器(21)、工业级3G传输模块(15)和CAN总线通讯模块(28)组成，其中将驻极体电容声学传感器(2)与信号放大电路(23)连接将信号调至合适的电压范围，通过带通滤波器(24)滤除引起采样时造成频率混叠的高频信号，用多通道A/D转换电路(27)进行模数转换后送入数据处理模块FPGA(29)中处理数据，提取信号特征频率，第一温度传感器(7)与温度/电阻转换电路(25)连接将温度信号转换为电阻信号，并通过温度变送电路(26)将信号放大，由多通道A/D转换电路(27)后送至数据处理模块FPGA(29)中，第二温度传感器(21)测得的轴承温度信号送至数据处理模块FPGA(29)中与第一温度信号求差，有效避免了室外温度变化导致轴承温度变化对温度测量系统的影响，三轴加速度传感器(3)与数据处理模块FPGA(29)连接，提取低频段振动信号的特征频率，数据处理模块FPGA (29)与CAN总线通讯模块(28)连接，将分析处理的数据传输到轴承系统声学故障检测装置上位机(22)中，工业级3G传输模块(15)与数据处理模块FPGA (29)连接，将轴承故障信号传输到工作人员的手机中；安装轴承系统声学故障检测装置(I)时，通过轴承系统声学故障检测装置(I)上的轴承系统声学故障检测装置固定孔(14)，用轴承座及轴承系统声学故障检测装置固定螺丝(31)将轴承系统声学故障检测装置(I)与轴承座(30)拧紧连接为一体，第二温度传感器(21)插入轴承座温度传感器预留孔(32)中，测量轴承温度，将T型三通航空接头(20)的中间端口与航空接头(8)连接、左边端口与第二温度传感器(21)的输出端连接、右边端口与轴承系统声学故障检测装置上位机(22)连接。
【专利摘要】一种轴承系统声学故障检测装置，属于故障检测技术领域，其特征在于将声学传感器与加速度传感器结合为一体使用，对低频的声振信号用抗干扰能力较强的加速度传感器检测，对高频和中频的声振信号用带宽较大的驻极体电容声学传感器检测，结合轴承温度实时处理数据，识别轴承故障，并用3G无线传输模块将故障信号及时发送给工作人员，可以对轴承各个阶段的故障进行识别、实时分析处理、无线报警，具有结构紧凑、安装方便等优点。
【IPC分类】G01H17/00, G01H11/06
【公开号】CN105136278
【申请号】CN201510450084
【发明人】程珩, 靳宝全, 王清琳, 王宇, 张红娟, 高妍, 王东, 乔铁柱
【申请人】太原理工大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月28日