一种用于运转设备运行数据安康监测的振动温度传感器制造技术

本发明专利技术涉及智能控制领域，旨在提供一种用于运转设备运行数据安康监测的振动温度传感器。该振动传感器包括用于封装的外壳；在外壳中内置了三轴向振动传感模块、温度监测模块、滤波模块、数据处理模块、无线通讯模块和电池模块，三轴向振动传感模块通过信号线依次连接滤波模块和数据处理模块，温度监测模块和无线通讯模块分别通过信号线连接数据处理模块，电池模块用于为各元器件供电。本发明专利技术的振动传感器具有集成程度高、安装方便；能够直接输出振动速度有效值、三轴向振动波形图和频谱图；如果进一步利用该振动温度传感器搭建运行/转动设备的安康监测系统，整个过程简单易操作。

A Vibration Temperature Sensor for Safety Monitoring of Operation Data of Operating Equipment

The invention relates to the field of intelligent control, aiming at providing a vibration temperature sensor for monitoring the operation data of running equipment. The vibration sensor includes a shell for encapsulation, in which a three-axis vibration sensor module, a temperature monitoring module, a filtering module, a data processing module, a wireless communication module and a battery module are built. The three-axis vibration sensor module is connected with a filtering module and a data processing module in turn by a signal line, and the temperature monitoring module and a wireless communication module are connected by a signal line, respectively. Data processing module and battery module are used to supply power for each component. The vibration sensor of the invention has the advantages of high integration, convenient installation, direct output of effective value of vibration speed, three-axis vibration waveform and frequency spectrum, and simple and easy operation if the vibration temperature sensor is further used to build a health monitoring system for running/rotating equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种用于运转设备运行数据安康监测的振动温度传感器
本专利技术属于智能控制领域，具体涉及一种用于运转设备运行数据安康监测的振动温度传感器，主要用于运转设备的运行数据监测。
技术介绍
运转设备包括运行设备和转动设备，广泛应用于日常生产生活之中。例如，设备轿厢的轿厢架是轿厢体的承重构架，由横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成。轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶及照明、通风装置、轿厢装饰件和轿内操纵按钮板等组成。设备轿厢是直接与人员或货物直接接触的轿体部分，保持安全运行尤为重要。设备的运行过程中主要靠曳引机输送与传递动力并驱动，曳引机是设备的动力设备，又称设备主机，包括电动机、联轴器、制动器、减速器、机座、曳引轮这几个主要部件。设备事故频发，大多数是因为曳引机各部件出现问题不能正常工作，没有做到对曳引机进行很好的监测和诊断分析。机泵通常包括风机、水泵、压缩机、汽轮机等大小型旋转机械，是石油、化工、冶金、钢铁和电力等现代企业中的关键生产设备。机泵的运行状况好坏直接影响着企业生产的效率，发生故障严重时甚至会造成安全问题，通过对机泵的实时监测和故障的诊断分析，能及时发现机泵故障的早期征兆，能够避免和减少重大生产事故的发生，从而有效延长机泵运行寿命，降低维修费用，实现机泵全生命周期的安全与高效。石油、化工、汽车等各行各业都大量应用电机作为原动机去拖动各种生产机械。然而电机振动有如下危害：消耗能量，使电动机的效率降低；直接伤害电机轴承，加速电机轴承的磨损，使轴承的正常寿命大大缩短；使转子磁极松动，造成定子和转子相互擦碰，从而导致电机转子弯曲、断裂；使电机端部绑线松动，造成端部绕组相互摩擦，绝缘电阻降低，绝缘寿命缩短，严重时造成绝缘击穿；使基础或与电机配套的其他设备的运转受到影响，造成某些零件松动，甚至使一些零件因疲劳而损伤，造成事故。目前，尚无能够简单实用的用于运转设备运行数据监测的振动温度传感器。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于运转设备运行数据安康监测的振动温度传感器。为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：提供一种用于运转设备运行数据安康监测的振动温度传感器，包括用于封装的外壳；在外壳中内置了三轴向振动传感模块、温度监测模块、滤波模块、数据处理模块、无线通讯模块和电池模块，三轴向振动传感模块通过信号线依次连接滤波模块和数据处理模块，温度监测模块和无线通讯模块分别通过信号线连接数据处理模块，电池模块用于为各元器件供电。本专利技术中，在外壳上设置开关模块，开关模块通过信号线连接数据处理模块。本专利技术中，在外壳底部设有磁座模块，用于以磁吸方式进行固定安装。本专利技术中，所述电池模块是带有充电接口的锂电池。本专利技术中，所述无线通讯模块是LoRa通讯模块、Wi-Fi通讯模块或NB-IOT通讯模块。本专利技术中，所述数据处理模块中内嵌计算软件模块，用于将三轴向振动传感模块采集的振动加速度数据转换为振动速度有效值，以及通过傅里叶变换输出为三轴向振动波形图和频谱图。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的振动温度传感器具有集成程度高、安装方便，能够直接输出温度值、振动速度有效值、三轴向振动波形图和频谱图；如果进一步利用该振动温度传感器搭建运行/转动设备的安康监测系统，整个过程简单易操作。2、本专利技术能够用于对运转设备运行过程中振动、温度数据进行实时监测，便于及时发现设备故障的早期征兆，避免和减少重大事故的发生。从而能有效延长设备运行寿命，降低维修费用，保证设备全生命周期的安全、高效。3、本专利技术内置无线通讯模块，采用无线通讯方式实现振动温度传感器的数据传送的成本低、精确度高、传输距离远，使得安康监测更加方便和低成本。附图说明图1为本专利技术中振动温度传感器的原理示意图。图2为使用振动温度传感器的安康监测系统的原理示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的和技术方案以及优点更加清楚明白，结合附图作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅拥有解释本专利技术，并不用与限定本专利技术。首先需要说明的是，本专利技术属于信号检测技术，涉及计算机技术在工业生产领域的应用。在本专利技术所介绍的具体实现或应用过程中，将会涉及到多个软件功能模块的应用。申请人认为，如在仔细阅读申请文件、准确理解本专利技术的实现原理和专利技术目的以后，在结合现有公知技术的情况下，本领域技术人员完全可以运用其掌握的软件编程技能实现本专利技术。前述软件功能模块包括但不限于：内嵌于数据处理模块的计算软件模块、运转设备故障知识库、安康管控云平台、分析诊断算法软件模块、可视化输出软件模块等，凡本专利技术申请文件提及的均属此范畴，申请人不再一一列举。本专利技术所述振动温度传感器包括用于封装的外壳(如304不锈钢外壳)，外壳中内置了三轴向振动传感模块、温度监测模块、滤波模块、数据处理模块、无线通讯模块和电池模块，三轴向振动传感模块通过信号线依次连接滤波模块和数据处理模块，温度监测模块和无线通讯模块分别通过信号线连接数据处理模块，电池模块用于为各元器件供电。在振动温度传感器中，三轴向振动传感模块用于实现运转设备三轴向(X轴、Y轴、Z轴)加速度信号的实时监测，可选用美国TEConnectivity生产的MEAS7131A-0050三轴振动加速度芯片。温度监测模块用于实现运转设备表面温度实时监测；滤波模块符合ISO10816振动量级标准，具备抗混叠的功能，可自动过滤掉环境中10Hz以下的低频噪音信号，提高振动信号监测的精确性；电池模块可选带有充电接口的锂电池，用于为振动温度传感器中各元器件供电，寿命长达4-5年；磁座模块使振动温度传感器能以磁吸方式固定在运转设备上(也可以用胶粘方式固定)。在振动温度传感器的外壳上设置开关模块，开关模块通过信号线连接数据处理模块。开关模块的控制对象可以有多种选择，例如可以对振动温度传感器的开关状态进行控制(通断电操作)，也可以对是否参与多个振动温度传感器共同组网运行进行控制(单机运行或组网运行切换操作)。数据处理模块是具备运算能力的处理器芯片，可选常见的单片机、CPU等。数据处理模块中内嵌计算软件模块，用于将三轴向振动传感模块采集的振动加速度数据转换为振动速度有效值，以及通过傅里叶变换输出为三轴向振动波形图和频谱图，该数据转换和变换过程均属于现有技术。其中，转换为振动速度有效值的方法，可参考2013年6月公开的《航空发动机整机振动总量速度有效值数值计算方法》专利文献；变换输出为三轴向振动波形图和频谱图的方法，可参考2013年2月公开的《行星齿轮箱齿轮局部故障振动》论文文献。本领域技术人员可根据其掌握的技能并结合实际需要完成相应计算。下面举例说明将振动加速度数值转换为振动速度有效值的过程：首先通过小波变换对振动加速度进行数据预处理，然后通过积分计算得到振动速度有效值；对振动加速度信号a(t)进行积分运算得到振动速度值v(t)，如公式(1)：其中，t为数据采集的时间；再根据振动速度值v(t)求得振动速度有效值vrms，如公式(2)：其中，T为振动周期。本专利技术所述振动温度传感器用于监测运转设备的安康运行数据，但并不涉及对其安康运行状态和故障情况的分析。为便于理解本专利技术，下面对振动温度传感器的进一步应用方法进行描述。振动温度传感器可用于与数据库服务器和云服务器搭建运转设备安康本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于运转设备运行数据安康监测的振动温度传感器，包括用于封装的外壳；其特征在于，在外壳中内置了三轴向振动传感模块、温度监测模块、滤波模块、数据处理模块、无线通讯模块和电池模块，三轴向振动传感模块通过信号线依次连接滤波模块和数据处理模块，温度监测模块和无线通讯模块分别通过信号线连接数据处理模块，电池模块用于为各元器件供电。

【技术特征摘要】
2018.07.30 CN 20181085231571.一种用于运转设备运行数据安康监测的振动温度传感器，包括用于封装的外壳；其特征在于，在外壳中内置了三轴向振动传感模块、温度监测模块、滤波模块、数据处理模块、无线通讯模块和电池模块，三轴向振动传感模块通过信号线依次连接滤波模块和数据处理模块，温度监测模块和无线通讯模块分别通过信号线连接数据处理模块，电池模块用于为各元器件供电。2.根据权利要求1所述的振动温度传感器，其特征在于，在外壳上设置开关模块，开关模块通过信号线连接数据处理模...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈新荣，徐华锋，柴秋子，付立，李创，许丹丹，
申请(专利权)人：杭州哲达科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33