本发明专利技术属于轴承状态监测领域，公开了一种用于轴承状态监测的圆环阵列式静电传感器，包括环形阵列电极板、环形外壳以及端盖；环形阵列电极板与环形外壳底部连接，环形阵列电极板上环向设置若干电极，环形外壳上环向设置若干电路板；电路板上设置电荷电压转换电路、探针管脚、电源线以及信号传输线，探针管脚、电源线以及信号传输线均与电荷电压转换电路连接，若干探针管脚与若干电极一一对应连接；端盖与环形外壳顶部连接，端盖上开设过线孔，电源线以及信号传输线的一端均穿过过线孔位于环形外壳外部；其中，电荷电压转换电路用于通过探针管脚接收电极的感应电荷信号，并转换为电压信号由信号传输线进行传输，有效解决单电极获取信息不足的问题。信息不足的问题。信息不足的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种用于轴承状态监测的圆环阵列式静电传感器
[0001]本专利技术属于轴承状态监测领域，涉及一种用于轴承状态监测的圆环阵列式静电传感器。
技术介绍
[0002]滚动轴承作为旋转设备中动力传递的关键部件，用于支撑旋转体如转轴、齿轮、钻头及滑轮等，并降低转动过程的摩擦，提高传动效率。由于轴承长时间连续工作于高载荷、高转速或环境恶劣的条件下，且常常伴随着高温、多尘等恶劣环境。在长年累月的工作过程中，轴承性能逐渐下降，使得轴承容易受到损伤并引发故障。有统计显示，轴承故障在旋转机械设备故障中约占30％，特别在小型旋转设备中的故障占比更是高达40％～90％。
[0003]监测信号获取是滚动轴承故障诊断与状态评估工作的基础，常用的轴承状态测信号包括：振动信号、声发射信号及油液分析等。故障信号的获取已经成为制约故障诊断技术发展的瓶颈，寻找新型的监测手段从物理场上弥补当前常规监测技术的短板已十分迫切。静电监测技术直接对滚动轴承摩擦副在摩擦、碰撞及冲击等过程中产生的电荷转移现象进行感应，避免了故障现象传播过程中的衰减及叠加干扰等情况的影响，因而具有更好的抗干扰能力。但是，目前的静电传感器通常为单静电电极，存在单静电电极获取敏感区域不足的问题，进而导致无法实现对轴承环形工作腔内的磨损过程进行全局实时监测。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术中，现有静电传感器存在单静电电极获取敏感区域不足的问题，进而导致无法实现对轴承环形工作腔内的磨损过程进行全局实时监测的缺点，提供一种用于轴承状态监测的圆环阵列式静电传感器。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种用于轴承状态监测的圆环阵列式静电传感器，包括环形阵列电极板、环形外壳以及端盖；
[0007]环形阵列电极板与环形外壳底部连接，环形阵列电极板上环向设置若干电极，环形外壳上环向设置若干电路板；电路板上设置电荷电压转换电路、探针管脚、电源线以及信号传输线，探针管脚、电源线以及信号传输线均与电荷电压转换电路连接，若干探针管脚与若干电极一一对应连接；端盖与环形外壳顶部连接，端盖上开设过线孔，电源线以及信号传输线的一端均穿过过线孔位于环形外壳外部；
[0008]其中，电荷电压转换电路用于通过探针管脚接收电极的感应电荷信号，并转换为电压信号由信号传输线进行传输。
[0009]可选的，还包括内螺纹环，内螺纹环套设在端盖与环形外壳外部，且端盖通过内螺纹环与环形外壳顶部连接。
[0010]可选的，所述环形阵列电极板上设置若干过孔焊盘，若干探针管脚分别通过若干过孔焊盘与若干电极一一对应连接。
[0011]可选的，还包括信号中继器，信号传输线穿过过线孔的一端与信号中继器连接，信号中继器同于将电压信号滤波放大后输送至监测系统。
[0012]可选的，所述信号中继器包括电源稳压单元、滤波电路和电压放大电路；电源稳压单元与电源线连接，信号传输线通过滤波电路与电压放大电路连接；与滤波电路连接的信号传输线的长度在10～20cm之间。
[0013]可选的，所述环形阵列电极板由印制电路板制作，环形阵列电极板上环向等角度设置12～16个长方形的电极，电极的长度方向的中心轴沿环形阵列电极板的径向放置，电极的宽度为2～4mm，电极的长度上下边界均距离环形阵列电极板边缘至少4mm。
[0014]可选的，所述电路板上还设置电源线焊接焊盘以及信号传输线焊接焊盘；电源线通过电源线焊接焊盘与电路板连接，信号传输线通过信号传输线焊接焊盘与电路板连接；相邻两电路板的电源线相互连接；
[0015]定义环向设置的N个电路板分别为第一电路板至第N电路板；其中：
[0016]第i电路板上设置2i
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1个信号传输线焊接焊盘；第一电路板的第一信号传输线焊接焊盘与第二电路板的第一信号传输线焊接焊盘通过信号传输线连接；第i电路板的第1～i
‑
1信号传输线焊接焊盘与第i
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电路板的第i
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1～2i
‑
3信号传输线焊接焊盘分别通过信号传输线连接；第i电路板的第i～2i
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1信号传输线焊接焊盘与第i+1电路板的第1～i信号传输线焊接焊盘分别通过信号传输线连接；其中，1＜i＜N；第N电路板的第N～2N
‑
1信号传输线焊接焊盘连接的信号传输线一端均穿过过线孔位于环形外壳外部。
[0017]可选的，所述电路板上还设置电源线焊接焊盘以及2N个信号传输线焊接焊盘；电源线通过电源线焊接焊盘与电路板连接，信号传输线通过信号传输线焊接焊盘与电路板连接；相邻两电路板的电源线相互连接；
[0018]定义环向设置的N个电路板分别为第一电路板至第N电路板；其中：
[0019]第一电路板的第N信号传输线焊接焊盘与第二电路板的第一信号传输线焊接焊盘通过信号传输线连接，第i电路板的第N～N+i
‑
1信号传输线焊接焊盘与第i+1电路板的第1～i
‑
1信号传输线焊接焊盘通过分别通过信号传输线连接，其中，1＜i＜N；第N电路板的第N～2N
‑
1信号传输线焊接焊盘连接的信号传输线均穿过过线孔位于环形外壳外部。
[0020]可选的，所述环形外壳的内径比待状态监测轴承的内径大2～4mm，外径与待状态监测轴承的外径相同，高度为15～25mm，材质为轴承钢，环形外壳上开设若干固定槽，电路板设置在固定槽内部。
[0021]可选的，所述环形阵列电极板与环形外壳底部通过螺钉固定连接。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0023]本专利技术用于轴承状态监测的圆环阵列式静电传感器，采用环形分布的多电极结构，将轴承的磨损区域划分为若干个敏感区域进行感应电荷信号采集，实现了对轴承工作过程中滚子、内圈、外圈以及保持架之间产生的摩擦荷电进行监测，能有效弥补单电极获取信息不足的问题，同时多电极8关联故障发生的位置信息，更有利于进行故障分析，将该圆环阵列式静电传感器接入现场监控系统，可以在系统上观察输出信号判断轴承的状态，提供了一种轴承状态监测的新装置，提升对轴承状态判断的准确性，有效避免误判损失。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例的圆环阵列式静电传感器爆炸图；
[0025]图2为本专利技术实施例的圆环阵列式静电传感器信号传输原理图；
[0026]图3为本专利技术实施例的环形阵列电极板结构示意图；
[0027]图4为本专利技术实施例的电路板结构示意图；
[0028]图5为本专利技术实施例的环形外壳结构示意图；
[0029]图6为本专利技术实施例的环形外壳仰视图；
[0030]图7为本专利技术实施例的端盖结构示意图；
[0031]图8为本专利技术实施例的内螺纹环结构示意图；
[0032]图9为本专利技术实施例的电源线接线示意图；
[0033]图10为本专利技术实施例的信号传输线接线示意图；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于轴承状态监测的圆环阵列式静电传感器，其特征在于，包括环形阵列电极板(1)、环形外壳(2)以及端盖(3)；环形阵列电极板(1)与环形外壳(2)底部连接，环形阵列电极板(1)上环向设置若干电极(8)，环形外壳(2)上环向设置若干电路板(5)；电路板(5)上设置电荷电压转换电路(12)、探针管脚(11)、电源线(13)以及信号传输线(14)，探针管脚(11)、电源线(13)以及信号传输线(14)均与电荷电压转换电路(12)连接，若干探针管脚(11)与若干电极(8)一一对应连接；端盖(3)与环形外壳(2)顶部连接，端盖(3)上开设过线孔(16)，电源线(13)以及信号传输线(14)的一端均穿过过线孔(16)位于环形外壳(2)外部；其中，电荷电压转换电路(12)用于通过探针管脚(11)接收电极(8)的感应电荷信号，并转换为电压信号由信号传输线(14)进行传输。2.根据权利要求1所述的用于轴承状态监测的圆环阵列式静电传感器，其特征在于，还包括内螺纹环(4)，内螺纹环(4)套设在端盖(3)与环形外壳(2)外部，且端盖(3)通过内螺纹环(4)与环形外壳(2)顶部连接。3.根据权利要求1所述的用于轴承状态监测的圆环阵列式静电传感器，其特征在于，所述环形阵列电极板(1)上设置若干过孔焊盘(7)，若干探针管脚(11)分别通过若干过孔焊盘(7)与若干电极(8)一一对应连接。4.根据权利要求1所述的用于轴承状态监测的圆环阵列式静电传感器，其特征在于，还包括信号中继器，信号传输线(14)穿过过线孔(16)的一端与信号中继器连接，信号中继器同于将电压信号滤波放大后输送至监测系统。5.根据权利要求4所述的用于轴承状态监测的圆环阵列式静电传感器，其特征在于，所述信号中继器包括电源稳压单元、滤波电路和电压放大电路；电源稳压单元与电源线(13)连接，信号传输线(14)通过滤波电路与电压放大电路连接；与滤波电路连接的信号传输线(14)的长度在10～20cm之间。6.根据权利要求1所述的用于轴承状态监测的圆环阵列式静电传感器，其特征在于，所述环形阵列电极板(1)由印制电路板制作，环形阵列电极板(1)上环向等角度设置12～16个长方形的电极(8)，电极(8)的长度方向的中心轴沿环形阵列电极板(1)的径向放置，电极(8)的宽度为2～4mm，电极(8)的长度上下边界均距离环形阵列电极板(1)边缘至少4mm。7.根据权利要求1所述的用于轴承状态监测的圆环阵列式静电传感器，其特征在于，所述电路板(5)上还设置电源线焊接焊盘(9)以及信号传输线焊接焊盘(10)；电源线(13)通过电源线焊接焊盘(9)与电路板(5)连接，信号传输线(14)通过信号传输线焊接焊...
【专利技术属性】
技术研发人员：李林，张萌，陈超波，胡建晨，
申请(专利权)人：四川数字经济产业发展研究院，
类型：发明
国别省市：
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