The invention proposes a self-powered fault diagnosis device based on piezoelectric effect and a diagnosis method relying on the device, which belongs to the field of piezoelectric new materials and fault diagnosis technology. The invention senses the failure frequency of the device through a cantilever piezoelectric sensor and acts as a control signal of the control switch circuit, and controls the buzzer to send an alarm signal through photoelectric coupling. The self-powered fault diagnosis device includes piezoelectric energy collector, charging circuit, rechargeable battery, cantilever piezoelectric sensor, switch circuit and buzzer. The piezoelectric energy collector charges rechargeable batteries through charging circuit, and the batteries supply energy for switching circuit and buzzer. The cantilever piezoelectric sensor is used to collect the fault frequency of the diagnosed equipment. When the equipment fails, the piezoelectric sensor can make the switch circuit turn on, and the buzzer emits sound, which plays an alarming role. The device has the advantages of self-power supply, self-sensing, low energy consumption, long service life, simple structure and easy realization.
【技术实现步骤摘要】
一种基于压电效应的自供电故障诊断装置及方法
本专利技术属于压电新材料
与故障诊断
,具体涉及一种基于压电效应的自供电故障诊断装置及依托于该装置实现的诊断方法。
技术介绍
随着新材料的不断发展,优良的压电材料得到广泛应用,其中PVDF压电薄膜的应用最为广泛。PVDF压电薄膜具有质地柔软、极薄、质轻、韧度高、灵敏度高、响应快、频率范围宽、经济性好的特点,使其广泛应用于压电能量收集领域与压电传感器领域。然而,现代工业生产的特点是生产设备大型化、连续化、高速化和自动化,这具有提高生产效率、降低成本、节约能源和人力、减少废品率,保证产品质量等优势,但是由于设备故障而引起停工以及维修将会带来很大的损失。由于机械设备运行将会产生振动,设备的振动蕴含大量的信息,通过分析机械的振动可以对机械设备进行故障诊断。将具有压电效应的自供电故障诊断装置,用于工业故障诊断当中,是一种新颖的想法,压电材料的压电效应可以将设备运行时的振动能量转化为电能,通过充电电路转换之后为可充电电池充电,可充电电池为负载提供电能,同时压电材料的形变量与电压和电荷量之间具有良好的线性关系,可以设计灵敏度较高的压电传感器,实现对生产设备的故障诊断。根据目前发展情况,本专利技术提出了一种基于压电效应的自供电故障诊断装置,实现自供电、自感知、光电耦合器控制电路通断,具有耗能小,结构简单,安装方便,使用寿命长的特点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够实现自供电、自感知、光电耦合器控制电路通断、耗能小、结构简单、安装方便、使用寿命长的基于压电效应的自供电故障诊断装置,同时提出了一种依托于该装置 ...
【技术保护点】
1.一种基于压电效应的自供电故障诊断装置,其特征在于:包括压电能量收集器(1)、充电电路(2)、可充电电池(3)、悬臂梁式压电传感器(4)、开关电路(5)、蜂鸣器(6)及固定板(7);压电能量收集器(1)、充电电路(2)、可充电电池(3)、悬臂梁式压电传感器(4)、开关电路(5)及蜂鸣器(6)分别安装在固定板(7)上,充电电路(2)分别与压电能量收集器(1)及可充电电池(3)连接,可充电电池(3)后端连接有开关电路(5)及蜂鸣器(6),悬臂梁式压电传感器(4)与开关电路(5)相连。
【技术特征摘要】
1.一种基于压电效应的自供电故障诊断装置,其特征在于:包括压电能量收集器(1)、充电电路(2)、可充电电池(3)、悬臂梁式压电传感器(4)、开关电路(5)、蜂鸣器(6)及固定板(7);压电能量收集器(1)、充电电路(2)、可充电电池(3)、悬臂梁式压电传感器(4)、开关电路(5)及蜂鸣器(6)分别安装在固定板(7)上,充电电路(2)分别与压电能量收集器(1)及可充电电池(3)连接,可充电电池(3)后端连接有开关电路(5)及蜂鸣器(6),悬臂梁式压电传感器(4)与开关电路(5)相连。2.根据权利要求1所述的一种基于压电效应的自供电故障诊断装置,其特征在于:所述的压电能量收集器(1)包括圆形PVDF压电薄膜(1-1)、钢环(1-2)及电极(1-3);压电能量收集器(1)由n层圆形PVDF压电薄膜(1-1)堆叠组成,各层之间通过钢环(1-2)隔开,每层圆形PVDF压电薄膜(1-1)的上下表面引出导线作为电极(1-3)。3.根据权利要求2所述的一种基于压电效应的自供电故障诊断装置,其特征在于:所述的压电能量收集器(1)中n层圆形PVDF压电薄膜(1-1)之间通过并联或者串联的方式连接;采用串联的方式连接时,压电能量收集器(1)中圆形PVDF压电薄膜(1-1)的层数n越大,压电能量收集器(1)产生的电能越大,n的大小根据实际所需的电能大小决定。4.根据权利要求1所述的一种基于压电效应的自供电故障诊断装置,其特征在于:所述的充电电路(2)中包括AC-DC转换模块(2-1)及DC-DC转换模块(2-2),AC-DC转换模块(2-1)将压电能量收集器(1)产生的交流电压转换为直流电压,DC-DC转换模块(2-2)将直流电压进行变压达到稳定的3V电压,为可充电电池(3)充电。5.根据权利要求1所述的一种基于压电效应的自供电故障诊断装置,其特征在于:所述的悬臂梁式压电传感器(4)包括矩形PVDF压电薄膜(4-1)及悬臂梁,悬臂梁又包括悬臂梁固定端(4-2),悬臂梁梁体(4-3)及悬...
【专利技术属性】
技术研发人员:王威远,王晓波,和修明,王明明,薛开,隋安伟,
申请(专利权)人:哈尔滨工程大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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