基于高次谐波电磁辐射的电机运行状态检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于高次谐波电磁辐射的电机运行状态检测装置及方法，采样天线的垂直90度方向设置比较天线，采样天线采集电机电磁信号后经过信号调理器将非接触和接触两种信号的电平转化为mV级别，与比较天线接收的环境背景电磁辐射信号一同进入到短波收音机中，进行解调、差分耦合，将变成模拟声音信号，经过功率放大器输出给喇叭产生特定频率的声音提示，根据声音的音调和大小，定性且直观的了解电机的通断和转速变化；或者短波收音机将信号输入嵌入式单片机进行运算，一部分通过模数转换器转变为数字信号，输送给液晶显示屏进行频率、强度参数显示；另一部分通过无线发射器，使用WIFI、蓝牙上传给质检平台，或连接无线耳机使用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
基于高次谐波电磁辐射的电机运行状态检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种电机运行状态检测装置，尤其是一种基于高次谐波电磁辐射的电机运行状态检测装置及方法。

技术介绍

[0002]目前，电机试验中一般会采用专业的试验系统或者DCS系统等进行各类参数指标的检测，电机维保和检修等过程中使用各类电压、电流、电阻表或者传感器等，不仅设备繁多、切换频繁、使用不便，而且大多需要将测量仪表和传感器等接入电机驱动或者控制系统中，需要人工装拆电线、传感器和芯片等，操作复杂、检测效率低，而且可能会破坏电机原来的使用环境，造成故障分析不准确，引入其他不稳定因素等问题；另一方面，目前比较先进的电机远程运维系统由于成本较高的原因，总体安装的比例比较低，尤其是对常规电机的普及程度远远不够。因此亟需一种不需要拆解电机，非接触(或者外表接触)即可快速确定电机运行状态的便携式手持诊断装置。
[0003]在工业和生活环境中，设备的电机通电运作，尤其是采用变频或者PWM驱动控制时，线圈中的电流不仅会产生交变磁场，也会向外发射电磁辐射，经常会对收音机信号产生干扰，一般情况下都会主动避免这种情况，采用屏蔽或者远离等方法，防止电机对收音机产生干扰和噪音。
[0004]本专利技术却使用逆向思维，利用这一特性，来实现非接触式的检测电机运行情况。当然在实际工业应用中，仅仅使用普通的收音机电路是无法满足设备检测要求的精度和区分度的，因此创新的设计了“双定向天线差分耦合识别”方法和装置，并利用电磁辐射的傅里叶级数展开的倍频原理，采集更高频率的电磁谐波信号，避免周围环境导致的电磁噪声信号湮没，进一步缩小检测范围、提高检测的准确度。

技术实现思路

[0005]本专利技术是要提出一种基于高次谐波电磁辐射的电机运行状态检测装置及方法，在电机试验、维保和检修等场景中，无需拆解就能快速确定运行状态，提高工作效率，减少检测工作量；该装置为便携式手持诊断装置。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种基于高次谐波电磁辐射的电机运行状态检测装置，包括采样天线、比较天线，所述采样天线的垂直90度方向，设置一个用于接收环境背景电磁辐射信号的比较天线，所述采样天线采集电机电磁信号后经过信号调理器将非接触和接触两种信号的电平转化为mV级别，然后再和比较天线接收的环境背景电磁辐射信号一同进入到短波收音机中，进行解调、差分耦合，将高次谐波信号采集点变成模拟声音信号，经过功率放大器输出给喇叭产生特定频率的声音提示，根据声音的音调和大小，定性且直观的了解电机的通断和转速变化；或者短波收音机将信号输入嵌入式单片机进行运算，一部分通过模数转换器转变为数字信号，输送给液晶显示屏进行频率、强度参数显示；另一部分通过无线发射器，使用WIFI、蓝牙上传给质检平台，或连接无线耳机使用。
[0007]进一步，所述比较天线与采样天线的参数相同，包括固定频率、信号增益和定向角度。
[0008]进一步，所述电机运行状态检测装置还包括：
[0009]前外壳和后外壳；
[0010]主显示屏，为数字显示区域，用于显示信号强度、信号频率，或根据电机参数特性，经过计算后输出电机状态参数；
[0011]显示屏，为模拟显示区域，定性显示信号强度或电压高低；
[0012]副取消键和确认键，配合显示屏触控使用，用于切换各种功能，提升使用的稳定性；
[0013]电源开关，为检测装置的总电源开关；
[0014]喇叭罩，开孔释放声音；
[0015]调频旋钮，通过旋转来调节采样频率；
[0016]增益旋钮，调节信噪比和声音大小。
[0017]进一步，所述前外壳和后外壳采用工程塑料、橡胶或除了工程塑料、橡胶外的非金属材料，用于防止比较天线接收不到外部信号。
[0018]进一步，所述前外壳和后外壳通过固定螺丝连接整体壳体，整体壳体后面上设置电池盖方便更换电池，上下设置后出音孔及倒向孔，下方设置数据和充电口。
[0019]进一步，所述数据和充电口作为USB有线数据传输的接口，同时对可充锂电池进行充电。
[0020]一种基于高次谐波电磁辐射的电机运行状态检测方法，采用基于高次谐波电磁辐射的电机运行状态检测装置，首先，在工业环境中，将采样天线和比较天线接近运转中的被测量电机，所获得的采样天线和比较天线的各个频率的采样信号通过逻辑电路将两个信号同相位进行差分比较，在采样天线频谱对应频率上减去比较天线频谱的幅值，得到差分耦合频谱，其中幅值最大的差分耦合电压识别点，即是电机运转最相关的信号点。
[0021]进一步，上述过程中，移动检测装置，进一步检查是否有相近电机的干扰信号存在；并选择频率更高的短波频率区，利用通断型阶跃信号电磁辐射在对应傅里叶整数级级数上展开的倍频采样原理，采集更高频率、次信号幅值的高次谐波信号采集点，避开无线电噪声区。
[0022]进一步，在室内使用时，选择在无线电噪声截止频率以上的无线电静默区。
[0023]进一步，在户外场使用时，采样天线顶端设置金属导电材质，或直接接触电机的金属裸露部分，通过检测装置和电机外壳电位的方法直接测量电机的电磁信号，达到不拆解电机就了解电机运行状态的功能。
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术创新的设计了“双定向天线差分耦合识别”装置及方法，并利用电磁辐射的傅里叶级数展开的倍频原理，采集更高频率的电磁谐波信号，避免周围环境导致的电磁噪声信号湮没，进一步缩小检测范围、提高检测的准确度。
[0026]在此核心原理的基础上通过一系列电路和嵌入式系统，能够更加直观显示检测数据，手持式的设计方便移动使用，同时可以将数据通过WIFI、蓝牙等上传质检数字化平台，连线作为边缘传感器使用，进一步集成装置的功能，同时，本专利技术不采用专业且昂贵的频谱
分析仪装置，产品成本也将十分低廉，适合普及使用。
附图说明
[0027]图1是双定向天线差分耦合识别原理图；
[0028]图1中：M
‑
运转的电机,T
‑
电磁场辐射示意,A1
‑
采样天线,A2
‑
比较天线；图2是差分耦合识别频谱示意图；
[0029]图2中：C
‑
A1
‑
采样天线频谱,C
‑
A2
‑
比较天线频谱,ΔU
‑
peak
‑
差分耦合电压识别点；
[0030]图3是电磁辐射傅里叶级数展开倍频原理图；
[0031]图3中：ΔU
‑
peak
‑
差分耦合电压识别点,Uac
‑
高次谐波信号采集点,LW
‑
长波频率区,MW
‑
中波频率区,SW
‑
短波频率区,noise zone
‑
无线电噪声区,clean zone
‑
无线电静默区,F0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高次谐波电磁辐射的电机运行状态检测装置，其特征在于：包括采样天线(A1)、比较天线(A2)，所述采样天线(A1)的垂直90度方向，设置一个用于接收环境背景电磁辐射信号的比较天线(A2)，所述采样天线(A1)采集电机电磁信号后经过信号调理器(B)将非接触和接触两种信号的电平转化为mV级别，再和比较天线(A2)接收的环境背景电磁辐射信号一同进入到短波收音机(C)中，进行解调、差分耦合，将高次谐波信号采集点(Uac)变成模拟声音信号，经过功率放大器(D)输出给喇叭(G)产生特定频率的声音提示，根据声音的音调和大小，定性且直观的了解电机的通断和转速变化；或者短波收音机(C)将信号输入嵌入式单片机(K)进行运算，一部分通过模数转换器(J)转变为数字信号，输送给液晶显示屏(H)进行频率、强度参数显示；另一部分通过无线发射器(L)，使用WIFI、蓝牙上传给质检平台，或连接无线耳机使用。2.根据权利要求1所述的基于高次谐波电磁辐射的电机运行状态检测装置，其特征在于：所述比较天线(A2)与采样天线(A1)的参数相同，包括固定频率、信号增益和定向角度。3.根据权利要求1所述的基于高次谐波电磁辐射的电机运行状态检测装置，其特征在于：所述电机运行状态检测装置还包括：前外壳(10)和后外壳(13)；主显示屏(2)，为数字显示区域，用于显示信号强度、信号频率，或根据电机参数特性，经过计算后输出电机状态参数；显示屏(3)，为模拟显示区域，定性显示信号强度或电压高低；副取消键(4)和确认键(9)，配合显示屏触控使用，用于切换各种功能，提升使用的稳定性；电源开关(5)，为检测装置的总电源开关；喇叭罩(6)，开孔释放声音；调频旋钮(7)，通过旋转来调节采样频率；增益旋钮(8)，调节信噪比和声音大小。4.根据权利要求3所述的基于高次谐波电磁辐射的电机运行状态检测装置，其特征在于：所述前外壳(10)和后外壳(13)采用工程塑料、橡胶或除了工程塑料、橡胶外的非金属材料，用于防止比较天线(A2)接收不到外部信号。5.根据权利要求3所述的基于高次谐波电磁辐射的电机运行状态检测装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆犇，张宙，黄翊圣，
申请(专利权)人：上海电气集团上海电机厂有限公司，
类型：发明
国别省市：