一种基于声表面波原理的轴承故障监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于声表面波原理的轴承故障监测系统，包括声表面波压力传感器和信号处理装置，所述的声表面波压力传感器分布贴合在轴承外圈，所述的信号处理装置与声表面波压力传感器无线连接。与现有技术相比，本实用新型专利技术采用声表面波器件无源无线的原理，极大地简化的测量元件的尺寸大小，并且声表面波器件可将压力信号转化成电信号输入，也避免了设计A/D转换器件时引入的不必要的误差。再通过无线传输，将数据传输到外部处理电路，进行数据处理分析，对轴承的振动信号进行监测。避免因故障产生造成的经济损失。

A Bearing Fault Monitoring System Based on Surface Acoustic Wave Principle

The utility model relates to a bearing fault monitoring system based on the principle of surface acoustic wave, which comprises a surface acoustic wave pressure sensor and a signal processing device. The surface acoustic wave pressure sensor is distributed and fitted to the outer ring of the bearing, and the signal processing device is wirelessly connected with the surface acoustic wave pressure sensor. Compared with the existing technology, the utility model adopts the principle of passive wireless SAW device, greatly simplifies the size of measurement elements, and SAW device can convert pressure signal into electrical signal input, and also avoids unnecessary errors introduced in the design of A/D converter. Then through wireless transmission, the data are transmitted to the external processing circuit, and the data are processed and analyzed to monitor the vibration signal of the bearing. Avoid economic losses caused by failures.

【技术实现步骤摘要】
一种基于声表面波原理的轴承故障监测系统
本技术涉及一种轴承故障监测系统，尤其是涉及一种基于声表面波原理的轴承故障监测系统。
技术介绍
机械设备的普遍使用，不仅使设备的更新换代越来越快，也使设备的结构越来越复杂，轴承作为连接机械设备的重要器件之一，对其的故障问题研究也越来越广泛。目前最普遍的故障监测系统是通过多组传感器对轴承和轴的不同方向上的振动幅度进行测量，再通过数据的处理，搭建模型分析数据，得到轴承振动信号，再根据数据强弱分析轴承的振动故障，最后进行设备的处理。该方法的缺点在于多组传感器由于监测信号不同，在进行数据处理时会引入许多误差，影响监测精度。已申请的专利中，201721765735.9则是用了温度传感器、振动冲击敏感元件等一系列的装置设计了一套监测轴承故障的复合传感器。此复合传感器将所有装置集成在一起，占用面积大，不能适用大多数小轴承的故障监测。其他很多专利也大多采用不同性质的传感器对振动中的信号进行测量，然后将数据进行A/D转换，最后对数据进行分析，进行数据监测，由于对初始信号进行的处理比较多，极大可能进入一些不必要的误差。影响监测结果。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种误差小、结构简单的基于声表面波原理的轴承故障监测系统。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于声表面波原理的轴承故障监测系统，包括声表面波压力传感器和信号处理装置，所述的声表面波压力传感器分布贴合在轴承外圈，所述的信号处理装置与声表面波压力传感器无线连接。所述的信号处理装置包括滤波器和放大器。所述的声表面波压力传感器包括软性衬底、压电基片、输入天线、输入叉指换能器、输出叉指换能器和输出天线，所述的软性衬底与轴承外圈贴合，所述的压电基片、输入天线、输入叉指换能器、输出叉指换能器和输出天线设置在软性衬底上并依次连接。所述的输入叉指换能器和输出叉指换能器上罩设有保护外壳。所述的软性衬底使用室温型元器件粘结固定胶与轴承外圈连接。所述的声表面波压力传感器设有四个，对称围绕在轴承外圈。与现有技术相比，本技术具有以下优点：(1)无源无线。声表面波器件由于其特有的工作原理，本专利技术中无需对测量点上的压力测量元件进行供电，并且采用无线传输，极大地简了传感器的设计，也减小了测量单元尺寸，适用于大多数轴承的信号监测。(2)高精度，高灵敏度。声表面波传感器是近几十年新兴的一种传感器，传统的传感器监测的信号多为模拟量，需要对信号进行A/D转换点后变成电信号才能进行下一步的处理。声表面波传感器则直接将模拟信号通过器件本身的工作原理，转换成电信号，直接传输到处理单元，提高了信号的精度。并且器件本身对微小变化反应灵敏，具由较高的灵敏度。(3)体积小，功耗低，大批量成产成本低。声表面波压力传感器由于其本身特性，信号的传输基本全部集中在表面的一个波长范围内，能量损耗低，并且其工作原理简单，便于利用半导体技术大批量的制备，易于更换和检修。附图说明图1为本实施例轴承故障监测系统的整体结构示意图；图2为本实施例声表面波压力传感器结构示意图；附图标记：1-声表面波压力传感器，2-轴承外圈，3-轴承内圈，4-调心球，11-软性衬底，12-压电基片，13-输入天线，14-保护外壳，15-输入叉指换能器，16-输出叉指换能器，17-输出天线。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本实施例以本技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例一种基于声表面波原理的轴承故障监测系统，包括声表面波压力传感器和信号处理装置，声表面波压力传感器分布贴合在轴承外圈，信号处理装置与声表面波压力传感器无线连接。信号处理装置包括滤波器和放大器。声表面波压力传感器包括软性衬底11、压电基片12、输入天线13、输入叉指换能器15、输出叉指换能器16和输出天线17，软性衬底11与轴承外圈贴合，压电基片12、输入天线13、输入叉指换能器15、输出叉指换能器16和输出天线17设置在软性衬底11上并依次连接。输入叉指换能器15和输出叉指换能器16上罩设有保护外壳14。软性衬底11使用室温型元器件粘结固定胶(例如HN-206RTV硅橡胶)与轴承外圈连接。软性衬底底部为弧形，软性材料可更好而贴合轴承，检测到轴承变形。声表面波压力传感器设有四个，对称围绕在轴承外圈。轴承故障的监测原理的核心是声表面波器件的工作原理，主要通过激励信号的输入，经敏感元件传导至输出端，然后由天线传输到信号处理单元，在信号处理单元经滤波、放大后对信号进行分析，通过对振动信号的处理监测轴承的故障信息。压力传感器贴合在轴承的外圈四个监测点上，在传感器工作时，通过天线给器件的输入端激励信号，轴承的振动导致压电材料发生形变，再通过输入端将振动信号传输到外部处理电路中，对振动信号进行滤波放大处理，进而分析轴承的故障信号，对设备轴承的运行状态进行监测。本实施例采用声表面波器件无源无线的原理，极大地简化的测量元件的尺寸大小，并且声表面波器件可将压力信号转化成电信号输入，也避免了设计A/D转换器件时引入的不必要的误差。再通过无线传输，将数据传输到外部处理电路，进行数据处理分析，对轴承的振动信号进行监测。避免因故障产生造成的经济损失。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于声表面波原理的轴承故障监测系统，其特征在于，包括声表面波压力传感器和信号处理装置，所述的声表面波压力传感器分布贴合在轴承外圈，所述的信号处理装置与声表面波压力传感器无线连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于声表面波原理的轴承故障监测系统，其特征在于，包括声表面波压力传感器和信号处理装置，所述的声表面波压力传感器分布贴合在轴承外圈，所述的信号处理装置与声表面波压力传感器无线连接。2.根据权利要求1所述的一种基于声表面波原理的轴承故障监测系统，其特征在于，所述的信号处理装置包括滤波器和放大器。3.根据权利要求1所述的一种基于声表面波原理的轴承故障监测系统，其特征在于，所述的声表面波压力传感器包括软性衬底(11)、压电基片(12)、输入天线(13)、输入叉指换能器(15)、输出叉指换能器(16)和输出天线(17)，所述的软性衬底(11)与轴承外圈贴合，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵勐，李明法，黄建，朱恩来，吴立群，李媛媛，方志军，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：新型
国别省市：上海,31