本公开揭示了一种非接触式的球磨机旋转筒体振动信号采集系统，所述系统包括信号采集模块、信号调理模块、AD数据采集模块、处理器模块和无线发送模块的数据采集端和包括无线接收模块的接收处理端；在数据采集端使用激光振动传感器来采集球磨机筒体振动信号，将采集的振动信号进行信号调理、AD数据采集和傅里叶变换相关处理后，通过无线发送模块发送，再通过无线接收模块进行接收。本公开通过使用激光振动传感器克服直接安装在球磨机筒壁的传统振动传感器持续供电问题；通过使用无线传输方式进行数据的发送和接收，不仅满足数据实时处理的需求，而且提高了装置系统的可移动性和多用性。
【技术实现步骤摘要】
本公开涉及球磨机负荷检测系统及
，特别是一种非接触式的球磨机旋转 筒体振动信号采集系统。
技术介绍
球磨机是一种高能耗、应用广泛的大型旋转设备，磨机负荷是磨矿过程优化控制 和优化运行的关键设备参数。通常采用安装在球磨机轴承座上振动信号间接测量磨机负荷 大小。近几年由于具有较高灵敏度和较强抗干扰性的球磨机筒体振动信号蕴含大量反映 球磨机负荷运行状态变化的信息，常被用于改进球磨机负荷状态识别和参数监测精度。然 而，由于运行过程中球磨机筒体处于不断旋转状态，筒壁上振动信号的获取存在安装维护 困难，还涉及振动采集装置系统的持续供电以及振动信号无线传输问题。
技术实现思路
针对上述部分问题，本公开提供了一种非接触式的球磨机旋转筒体振动信号采集 系统，所述系统包括数据采集端和接收处理端；其中： 所述数据采集端包括信号采集模块、信号调理模块、AD数据采集模块、处理器模块 和无线发送模块；其中： 所述信号采集模块用于将采集的信号传输至信号调理模块，所述信号采集模块包 括激光振动传感器，所述激光振动传感器用于采集球磨机旋转筒体的振动信号； 所述信号调理模块，用于将采集的信号依次进行低通滤波，信号放大和相位补偿 的处理； 所述AD数据采集模块用于对信号调理模块调理后的信号转换为数据，并传输至 处理器模块； 所述处理器模块用于将采集的数据进行信号预处理，并将处理后的数据以无线方 式发送至无线发送模块； 所述无线发送模块包括无线发送器，用于实时发送数据； 所述接收处理端包括无线接收模块； 所述无线接收模块包括无线接收器，所述无线接收器与无线发送器相匹配，用于 实时接收数据。 本公开的信号采集模块使用激光振动传感器，其安装可以脱离筒壁，不用附着至 球磨机表面，进而克服了安装在筒壁的传统振动传感器供电问题；通过无线方式传输和接 收数据，不仅满足数据实时处理的需求，而且提高了系统的可移动性和多用性。【附图说明】 图1本公开一个实施例中传感器位置摆放示意图； 图2本公开一个实施例中系统的模块结构示意图； 图3本公开一个实施例中采用具体元件的系统结构示意图。【具体实施方式】 在一个基础的实施例中，提供了一种非接触式的球磨机旋转筒体振动信号采集系 统，所述系统包括数据采集端和接收处理端；其中： 所述数据采集端包括信号采集模块、信号调理模块、AD数据采集模块、处理器模块 和无线发送模块；其中： 所述信号采集模块用于将采集的信号传输至信号调理模块，所述信号采集模块包 括激光振动传感器，所述激光振动传感器用于采集球磨机旋转筒体的振动信号； 所述信号调理模块，用于将采集的信号依次进行低通滤波，信号放大和相位补偿 的处理； 所述AD数据采集模块用于对信号调理模块调理后的信号转换为数据，并传输至 处理器模块； 所述处理器模块用于将采集的数据进行信号预处理，并将处理后的数据以无线方 式发送至无线发送模块； 所述无线发送模块包括无线发送器，用于实时发送数据； 所述接收处理端包括无线接收模块； 所述无线接收模块包括无线接收器，所述无线接收器与无线发送器相匹配，用于 实时接收数据。 在这个实施例中，鉴于球磨机振动信号的振动频率范围为50KHz~OKHz，而选择 的传感器感知外界信号频率务必大于被采信号的最高频率，因此所述信号采集模块使用激 光振动传感器。由于所述激光振动传感器的安装可以脱离筒壁，不用附着至球磨机表面，因 此克服了安装在筒壁的传统振动传感器供电问题；由于通过无线方式传输和接收数据，因 此不仅满足数据实时处理的需求，而且提高了装置系统的可移动性和多用性。如图1所示， 将激光传感器支架放置在上图的Pl，P2, P3, P4位置分别在箭头拐角处的点放置传感器分 别照射至A，B，C，D四点于桶壁上。数据进行4路轮回采样，可以对某一路进行单独处理， 也可以将4路数据合成一路，即分辨率提升4倍。优选的，所述激光振动传感器为单点激光 测振ZLDS100/HS，其测量频率最大可以达到150KHz，完全在磨机振动频率范围之内。 在一个实施例中，将所述处理器模块设计为包括单片机控制器和DSP处理器的模 块，其中： 所述单片机控制器用于发出控制信号； 所述DSP处理器用于进行数据中转、傅里叶频谱变换，以及控制AD数据采集模块 进行数据采样，控制无线发送模块进行数据传输。 在这个实施例中，所述单片机控制器用于发出控制信号，用于对整个装置系统进 行控制，能够通过SMBus (System Management Bus，系统管理总线）发送指令到DSP处理器。 其中，所述控制信号包括开启设备，关闭设备，开始无线传输数据，进行频谱变换，复位等信 号。优选的，为了显示状态，所述单片机控制器可以配有一个IXD显示屏，用于显示当前控 制状态。所述DSP处理器将采集的数据用于信号预处理，包含粗大噪声剔除、数字滤波和频 谱变换等，用户可通过对单片机控制器的操作，决定DSP处理器将原始数据还是变换后的 频谱数据通过无线发送模块发送到到接收处理端。例如，当单片机控制器传输一个开启传 输的命令，DSP处理器立即开始控制无线装置模块进行数据传输。 优选的，所述DSP处理器的滤波采用软件滤波的低通滤波器实现； 所述低通滤波器通过MTLAB仿真确定系数，其中：设定通带边缘频率10kHz，阻带 边缘频率22kHz，阻带衰减75dB，采样频率50kHz。 在一个实施例中，所述低通滤波器根据MTLAB仿真确定其系数，其中：设定通带 边缘频率50kHz，阻带边缘频率62kHz，阻带衰减75dB，采样频率IOOkHz，则可以得到： (1)过渡带宽度=阻带边缘频率-通带边缘频率=62-50 = 12kHz (2)采样频率： Fl =通带边缘频率 +(过渡带宽度）/2 = 50000+12000/2 = 56kHz Ω 1 = 2 π fl/fs = I. 12 π (3)理想低通滤波器脉冲响应： hi = sin (η Ω I) /n/ π = sin (1. 12 π η) /n/ π 根据要求，选择凯瑟（Kaiser)窗，窗函数长度为： N = 5. 98fs/ 过渡带宽度=5. 98*100/56 = 10. 7 选择N =11，窗函数为： w = 0. 42+0. 5cos (2 π n/11) +0. 8cos (4 π n/11) 则滤波器脉冲响应为： h = hi w I n I < 11 h = 0 I n I > 11 进一步地，所述无线发送模块和无线接收模块之间的无线传输的最高速率不能低 于 0· 78M/s〇 由于米集的为时域的信号，激光振动传感器、AD转换模块和处理器模块都有各自 的要求，为了达到指标务必要选择一个合理的数据采集量。在将模拟量转换成数字量的过 程中，务必要遵循奈奎斯特时域采样定理。设定信号的最高频率为100ΚΗz，则需要以至少 200KHz的速率进行采样，为了达到一定的精度，以4倍的速率进行采样，则为400KHz，因此 采样两个点之间的时间为： 在Is内采样400000个数，每个数共16bit，则Is的数据量为： N = 400000 X 16bit = 6. 4X 106bit 所以，需要的速度V为： V =本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非接触式的球磨机旋转筒体振动信号采集系统，其特征在于：所述系统包括数据采集端和接收处理端；其中：所述数据采集端包括信号采集模块、信号调理模块、AD数据采集模块、处理器模块和无线发送模块；其中：所述信号采集模块用于将采集的振动信号传输至信号调理模块，所述信号采集模块包括激光振动传感器，所述激光振动传感器用于采集球磨机旋转筒体的振动信号；所述信号调理模块，用于将采集的信号依次进行低通滤波，信号放大和相位补偿的处理；所述AD数据采集模块用于对信号调理模块调理后的振动模拟信号转换为数字信号，并传输至处理器模块；所述处理器模块用于将接收的数字信号进行信号预处理，并将处理后的信号数据以无线方式发送至无线发送模块；所述无线发送模块包括无线发送器，用于实时发送数据；所述接收处理端包括无线接收模块；所述无线接收模块包括无线接收器，所述无线接收器与无线发送器相匹配，用于实时接收数据。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵立杰，陈斌，魏昊晨，黄明忠，杨兴满，
申请(专利权)人：沈阳化工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。