旋转机械多参量监测传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种旋转机械多参量监测传感器，包含引线接头、电荷放大器、振动冲击敏感器件、温度敏感器件、热敏逻辑元件，能集中检测旋转机械关键部件的振动、冲击、温度、热敏逻辑状态四种参数，可有效抑制大型旋转机械运行状态监测工况的强电磁干扰，克服了现有旋转机械状态监测中常用单端输出传感器抗干扰能力差的问题，避免了现有旋转机械状态监测中常因敏感元件失效而造成的误诊或漏诊，满足大型旋转机械运行状态监测与故障诊断的应用要求。

【技术实现步骤摘要】


本技术涉及一种用于旋转机械运行状态监测与故障诊断的传感器，特别是一种旋转机械多参量监测的传感器。

技术介绍

传感器技术作为信息技术的三大基础之一,是当前各发达国家竞相发展的高技术。传感器类似于人类为了获取外界信息所必须借助的感觉器官，是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，是实现自动检测和自动控制的首要环节。一般来说一个传感器只能测量一个物理量，为了能准确全面的认识对象和环境，以进一步进行监测或控制，往往需要多个传感器来同时测量多个物理量，使得系统结构庞大而复杂，降低其可靠性和稳定性。
大型旋转机械长期处于高速、重载的工作状态，由于其工作面接触应力的长期反复作用，极易引起轴承疲劳、裂纹和压痕等故障，导致轴承发热、转轴断裂，给旋转机械带来额外的冲击振动，继而产生“热轴”或者其他故障；为此，必需对大型旋转机械的关键部件进行状态监测与故障诊断。由于大型旋转机械运行工况复杂，关键部件工作环境恶劣、干扰因素繁多，常易受到冲击、摩擦等外部作用，这是大型旋转机械状态监测传感器的设计与制作中难以解决的问题。在旋转机械运行状态监测中，每个关键部件都需要进行监测，如果传感器数量过多，会导致监测系统结构复杂、信息采集分散、信号传输过程易受干扰，这就给大型旋转机械的状态监测和故障诊断带来了一定的困难。
现有大型旋转机械状态监测方法主要有：温度监测、振动冲击监测、温度与振动综合监测三种方法。基于温度升高是旋转机械某些部件出现故障后并临近引起事故的一种外在特征表现，旋转机械大都采用了温度监测报警装置；但并不是所有的故障都必然导致温度升高（如齿轮故障、轴承工作面损伤等），因此，对于恶劣环境下的大型旋转机械通常采用温度与振动综合监测的方法。实践表明，单独的轴温监测报警是不全面的、也是不完备的，虽然通过温度与振动综合监测的方法使监测效果得到一定的改善，但还存在一些问题：振动冲击监测传感器的单端输出方式会因旋转机械强烈电磁干扰影响而导致误诊误判，同时避免不了因敏感元件失效而造成的误诊或漏诊。为此，希望尽可能把几种敏感元器件制作在一起，使一个多参量传感器能同时测量几个参数、具有多种功能，不但便于旋转机械状态监测设备的安装与维护，同时也提高了监测系统的稳定性和可靠性。
多参量传感器在满足了各参数监测的功能基础之上，优化了监测系统结构，提高了系统的稳定性和可靠性；一定程度上减少了大型旋转机械监测系统的安装成本、人力资源、财力资源，可为监测系统提供大量而且全面的监测数据，使大型旋转机械关键部件的故障诊断更加准确可靠，对保证大型旋转机械运行安全具有重要意义。因此，开发一种用于旋转机械多参量监测的传感器非常必要。

技术实现思路

针对上述现有技术存在的问题，本技术的目的在于提供一种用于旋转机械运行状态监测与故障诊断的传感器，特别是一种旋转机械多参量监测的传感器。
为实现上述目的，本技术的一种用于旋转机械多参量监测传感器，包括引线接头、电荷放大器、振动冲击敏感器件、温度敏感器件、热敏逻辑元件；其特征在于所述振动冲击敏感器件经电荷放大器输出至引线接头，所述温度敏感器件直接连至引线接头，所述热敏逻辑元件与限流电阻的串联点连接至引线接头；可集中监测列车走行部的振动、冲击、温度、热敏逻辑状态四种参数。
所述的温度敏感器件、热敏逻辑元件与限流电阻封装在传感器基座底部的开孔内，并由金属封片密封，基座中上部开有一侧孔且与底部开孔连通，用于引出信号线；所述振动冲击敏感器件由螺钉通过质量块紧固在基座上部凹槽中，与其连接的电荷放大器由螺钉固定于基座顶部，基座通过中上部螺纹与外壳连接、通过下部螺纹与旋转机械关键部件可靠连接。
所述的振动冲击敏感器件由两片相同的压电晶片串联而成，以形成一个差分输出方式的信号源。
所述的电荷放大器是一个由低功耗低噪声双运放IC1、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6和电容C1、C2组成的单电源全差分放大器。
所述的温度敏感器件为单总线数字温度传感器。
所述的热敏逻辑元件为易熔合金，与限流电阻串联后并接于温度敏感器件的电源两端，逻辑信号由串接点输出。
本技术的有益效果是，由两片相同的压电晶片组成的差分输出振动冲击敏感信号源，连接至由双运放IC1、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6和电容C1、C2组成的单电源全差分电荷放大器，可有效抑制从压电晶片到电荷放大器引线和传感器输出引线的共模干扰和差模干扰，解决了现有旋转机械状态监测中常用的振动冲击敏感器件或传感器整体单端输出方式所带来的抗干扰能力差的问题；经过工艺处理把传感器的敏感元器件和电路均安装在外壳、基座、封片一起形成的密闭金属空腔内，有效抑制旋转机械状态监测中的强电磁干扰；本技术传感器的敏感元器件包括振动冲击敏感器件、温度敏感器件、热敏逻辑元件（其阀值温度按振动冲击敏感器件及电路、温度敏感器件、被测对象等中的最低失效温度选定），可集中监测旋转机械的振动、冲击、温度、热敏逻辑状态四种参数，在热敏逻辑状态为高电平时振动冲击敏感器件和温度敏感器件的输出信号有效，在热敏逻辑状态输出为低电平时不考虑振动冲击敏感器件和温度敏感器件的输出值而直接报警，避免了现有旋转机械状态监测中常因敏感元件失效而造成的误诊或漏诊问题。
下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
附图说明
图1是本技术的原理框图。
图2是本技术的结构剖面图。
图中：1.外壳、2.基座，3.引线接头，4.电荷放大器，5.质量块，6.振动冲击敏感器件，7.限流电阻，8.温度敏感器件，9.热敏逻辑元件，10.封片。
图3是本技术的压电效应示意图。
图中：A.绝缘隔膜，B.压电晶片，C.铜片电极。
图4是本技术的电路原理图。
图中：3.引线接头，6.振动冲击敏感器件，7.限流电阻，8.温度敏感器件，9.热敏逻辑元件。
图5是本技术的仰视图。
图6是本技术的俯视图。
图7是本技术的基座螺纹接头图。
图8是本技术的外形图。
具体实施方式
结合附图，图1为本技术原理框图，图2为本技术剖面图。一种用于旋转机械多参量监测的传感器，包括引线接头、电荷放大器、振动冲击敏感器件、温度敏感器件、热敏逻辑元件；传感器内部装有振动冲击敏感器件、温度敏感器件、热敏逻辑元件三种敏感元器件，其中，振动冲击敏感器件用于拾取旋转机械关键部件运行过程中所产生的振动和冲击，温度敏感器件用于监测旋转机械关键部件运行过程中的温度变化情况，热敏逻辑元件在温度未超过其阀值时处于导通状态、温度超过其阀值后处于断开状态（其阀值按振动冲击敏感器件及电路、温度敏感器件、被测对象等中的最低失效温度选定），用于在旋转机械关键部件运行温度超过其阀值时实时输出报警信号。
本技术传感器的振动冲击敏感器件由螺钉通过质量块紧固在基座上部凹槽中，与其连接的电荷放大器由螺钉固定于基座顶部。该振动冲击敏感器件由两片相同的压电晶片串联而成（参见图3，A为绝缘隔膜、B为压电晶片、C为铜片电极），以形成一个差分输出方式的信号源，其工作原理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转机械多参量监测传感器，包括引线接头、电荷放大器、振动冲击敏感器件、温度敏感器件、热敏逻辑元件；其特征在于所述振动冲击敏感器件经电荷放大器输出至引线接头，所述温度敏感器件直接连至引线接头，所述热敏逻辑元件与限流电阻的串联点连接至引线接头；可集中监测列车走行部的振动、冲击、温度、热敏逻辑状态四种参数。

【技术特征摘要】
1.一种旋转机械多参量监测传感器，包括引线接头、电荷放大器、振动冲击敏感器件、温度敏感器件、热敏逻辑元件；其特征在于所述振动冲击敏感器件经电荷放大器输出至引线接头，所述温度敏感器件直接连至引线接头，所述热敏逻辑元件与限流电阻的串联点连接至引线接头；可集中监测列车走行部的振动、冲击、温度、热敏逻辑状态四种参数。
2.根据权利要求1所述的一种旋转机械多参量监测传感器，其特征在于所述的温度敏感器件（8）、热敏逻辑元件（9）与限流电阻（7）封装在传感器基座（2）底部的开孔内，并由金属封片（10）密封，基座（2）中上部开有一侧孔且与底部开孔连通，用于引出信号线；所述振动冲击敏感器件（6）由螺钉通过质量块（5）紧固在基座（2）上部凹槽中，与其连接的电荷放大器（4）由螺钉固定于基座（2）顶部，基座（2）通过中上部螺纹与外壳（1）连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄采伦，何斌华，王靖，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43