便携式机车振动故障检测器制造技术

一种便携式机车振动故障检测器，它包括便携式微机、振动数据采集器和传感器采集单元，振动数据采集器的ＦＰＧＡ核心控制单元通过ＩＩＣ总线与中央处理单元、ＤＤＳ波形合成单元、ＳＲＡＭ高速数据缓冲单元、信号调理及数据采集单元、脉冲整形与隔离电路单元、振动传感器驱动单元相连；传感器采集单元包括分别把振动信号和转速信号转换成电信号并供振动数据采集器利用的振动传感器和光电转速传感器。便携机记录，分析，存储和查询采集数据，并且做全面的数据分析。它能在地面通过顶轮准确检测出机车牵引电机、轴箱轴承故障及进行故障定位，适用于现场地面的诊断。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种故障检测装置，特别是一种便携式机车振动故障检测器。
技术介绍
机车轮对轴箱和牵引电动机的轴承是机车的关键部分， 一旦出现故障，轻则造 成机破事故，影响铁路正点运行，重则发生列车颠覆的重大事故，给国家和人民生 命财产带来无法估计的损失。随着列车的不断提速，机车走形部的可靠性变得尤为 重要，安全隐患更为突出。长期以来采用传统的方法是人工目测，敲击，触摸等， 由于受到人为因素的影响，其可靠性较差，不能即使准确地发现故障。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种携式机车振动故障检测器，它可尽早及时发现故 障，最大限度地防止事故的发生，为实现机车走形部的安全监测维修和科学管理， 提高工作效率，提高准确度，促进维修工作从定期维修到状态维修的转变。一种携式机车振动故障检测器，它包括便携式微机l、振动数据采集器2和传 感器采集单元3，其中所述振动数据釆集器2包括FPGA核心控制单元4、以及通过 IIC总线与该FPGA核心控制单元4的对应端口相连的中央处理单元5、 DDS波形合 成单元6、 SRAM高速数据缓冲单元7、信号调理及数据采单元8、脉冲整形与隔离电 路单元9、振动传感器驱动单元10;所述中央处理单元5包括USB2. 0通讯单元和 IIC总线控制，该中央处理单元5通过USB2. 0通讯单元与便携式微机1的通讯端口 相连；信号调理及数据采集单元8由两路独立的采集通道构成，每个采集通道分别 由通道切换电路、程控放大电路、程控滤波电路、AD采集电路四个部分组成；所述 传感器采集单元3包括分别把振动信号和转速信号转换成电信号并供振动数据采集 器2利用的振动传感器11和光电转速传感器12。振动传感器11和光电转速传感器12采集到的转速'、振动信号分别通过振动数据采集器2转换、处理成为数据信号，通过USB2. 0通讯单元和集数据采集、分析、 存储诊断结论判定报告打印于一体的便携式微机相连，由便携式微机进行计算分析 和故障诊断。对车辆进段后车体实行顶轮，通过它可以实现在室内进行更细致的检测，这样 的话可以排除车辆运行中的杂波干扰。能在地面通过顶轮准确检测出机车牵引电机、轴箱轴承故障及进行故障定位，如(轴承外圈、内圈、滚动体、保持架、齿轮) 实现轴承故障的不解体检测。主要特点便携机记录，分析，存储和査询采集数据， 并且做全面的数据分析。适用于现场地面的诊断。附图说明图1为本技术电路结构示意图2为本技术电路原理图3为USB通讯数据流程图； 图4为便携式微机分析流程图。具体实施方式如图1、图2、图3和图4所示， 一种携式机车振动故障检测器，它包括便携 式微机1、振动数据采集器2和传感器采集单元3，其屮所述振动数据采集器2包括 FPGA核心控制单元4、以及通过IIC总线与该FPGA核心控制单元4的对应端口相连 的中央处理单元5、 DDS波形合成单元6、 SRAM高速数据缓冲单元7、信号调理及数 据采单元8、脉冲整形与隔离电路单元9、振动传感器驱动单元10;所述FPGA核心 控制单元4把振动数据采集器2的其它六个单元紧密联系在一起，使它们协调工作。 所述中央处理单元5包括USB2. 0通讯单元和IIC总线控制，该中央处理单元5通过 USB2. 0通讯单元与便携式微机1的通讯端口相连；USB2. 0通讯单元负责把数据采 集器的数据传输给上位机进行分析，同时中央处理单元5通过USB2. 0通讯接收上位机的指令和数据实现程控放大和滤波；信号调理及数据采集单元S由两路独立的采 集通道构成，每个采集通道分别由通道切换电路、程控放大电路、程控滤波电路、AD采集电路四个部分组成；所述传感器采集单元3包括分别把振动信号和转速信号 转换成电信号并供振动数据釆集器2.利用的振动传感器11和光电转速传感器12。所述振动传感器11包括两个4路振动数据采集传感器，光电转速传感器12包 括光电转速采集传感器一个。振动传感器11和光电转速传感器12采集到的转速、振动信号分别通过振动数 据采集器2转换、处理成为数据信号，通过USB2.0通讯单元和集数据采集、分析、 存储诊断结论判定报告打印于一体的便携式微机相连，由便携式微机进行计算分析 和故障诊断。对正在运行的机器设备的当前状态的判断，判别他是正常运行还是异常运行。 通过由局部推测整体和由现象判断本质的方法，判断故障的性质和原因。诊断的一 方面是预测，就是由现在预测未来。通过辨别技术判断出它是否正常运行，通过预 测推导其使用寿命。对机车而言，它可以为运用部门识别早期故障服务，提高机车 运行的可靠性，有利于促进维修工作定期维修向状态修的转变，降低维修成本；为 高速机车设计和制造的研究改进提供依据，为机车安全提速提供先进手段。SRAM高速数据缓冲单元7采用型号为ISSI25616的集成电路，FPGA核心控制单 元4的A/D转换电路采用采用型号为AD7671的16位并行AD集成电路、程序滤波釆 用型号为MAX262的集成电路，程控放大采用型号为PGA205的集成电路，通道选择 采用型号为MAX308的集成电路；8位10控制采用型号为PCF8574T的集成电路。USB2.0传输速率，采样速率500K/S、 16位、八个通道模拟量输入，土5伏的模 拟量输入范围。程控放大器增益为1、 2、 4、 8倍，全由软件选择。程控滤波器采用 双路8阶滤波器设计，滤波器类型(低通、带通)、中心频率，品质因数、全由软 件设计。高速、高精度数据采集系统和故障分析算法的设计是此系统的关键所在，其中包括多通道振动数据采集技术、USB2. 0高速数据传输技术、软件滤波技术、硬件滤 波技术应用层软件的分析算法，主要采用了共振解调、小波分析对故障特征信号进 行提取，同时采用现综合性比较强的时域频域分析法对故障进行精确定位。共振解 调、小波分析理论在振动分析中的应用这是对机械故障分析和故障定位的主要技术 应用，以实现轴承故障智能诊断。它实时监测振动信号，振动检测与分析基于小波分析，频谱分析，着眼于发现 早期故障。通过综合考虑振动冲击和温度变化情况，利用故障诊断技术，判断轴承 和齿轮的滚动(或齿合)工作面上存在的麻点，碾皮，擦伤，烧附，腐蚀，凹痕， 裂损，碰伤等故障是否达到铁道部颁发的C类标准以上。基于USB2. 0与FPGA的8通道16位高精度振动数据采集、实现对信号的软硬件 滤波、通过峭度系数，加速度平均值来确定故障程度、通过共振解调以及时频分析 方法对故障信号进行提取和分析，进行故障定位，另外在数据管理功能上具备数据 的存储、打印、历史数据的查询功能，以实现计算机对轴承故障检测的管理。可以 分析并保存数据，建立历史档案，通过对相应数据的分析，得到故障发展的曲线， 为运用部门识别早期故障服务，为检修维护提供科学的依据，为设计和制造的研究 提供改进的依据。系统还可以高速长时间的运行在发电厂，炼油厂，钢铁厂等行业的关键设备上 进行轴承与齿轮的故障检测。它提供1个模拟量输出。提供完整的WIND0WST系统下数据分析软件、系统驱动 程序和LabView和Vc调用的动态链接库。分析软件适用于操作系统2000或XP上。 可在工业温度范围内使用。模拟量采集采样速率500K/S、 16位同步采集和存取；两路256KW6的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种携式机车振动故障检测器，其特征在于它包括便携式微机（１）、振动数据采集器（２）和传感器采集单元（３），其中所述振动数据采集器（２）包括ＦＰＧＡ核心控制单元（４）、以及通过ＩＩＣ总线与该ＦＰＧＡ核心控制单元（４）的对应端口相连的中央处理单元（５）、ＤＤＳ波形合成单元（６）、ＳＲＡＭ高速数据缓冲单元（７）、信号调理及数据采单元（８）、脉冲整形与隔离电路单元（９）、振动传感器驱动单元（１０）；所述中央处理单元（５）包括ＵＳＢ２．０通讯单元和ＩＩＣ总线控制，该中央处理单元（５）通过ＵＳＢ２．０通讯单元与便携式微机（１）的通讯端口相连；信号调理及数据采集单元（８）由两路独立的采集通道构成，每个采集通道分别由通道切换电路、程控放大电路、程控滤波电路、ＡＤ采集电路四个部分组成；所述传感器采集单元（３）包括分别把振动信号和转速信号转换成电信号并供振动数据采集器（２）利用的振动传感器（１１）和光电转速传感器（１２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：凌浩东，谭群林，吴磊，杨四清，袁雪姣，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，株洲时代电子技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]