用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统，设置有两个电机驱动器、两台电机、蜗杆、角度盘和中央控制单元；所述中央控制单元连接两个电机驱动器，两个电机驱动器分别与两台电机一一对应连接，其中，第一电机用于连接螺旋桨式测风传感器的风速转轴，通过驱动风速转轴旋转，进行风速部件的检测；第二电机连接蜗杆，所述蜗杆与设置在角度盘外周的涡轮齿相啮合，角度盘的中心轴用于与螺旋桨式测风传感器的风向转轴连接固定，通过角度盘带动风向转轴相对螺旋桨式测风传感器的尾翼转动，以进行风向部件的检测。本实用新型专利技术的故障检测系统检测精确度高，适检范围宽，实现了螺旋桨式测风传感器风速风向的自动化检测，提升了检测效率。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统，设置有两个电机驱动器、两台电机、蜗杆、角度盘和中央控制单元；所述中央控制单元连接两个电机驱动器，两个电机驱动器分别与两台电机一一对应连接，其中，第一电机用于连接螺旋桨式测风传感器的风速转轴，通过驱动风速转轴旋转，进行风速部件的检测；第二电机连接蜗杆，所述蜗杆与设置在角度盘外周的涡轮齿相啮合，角度盘的中心轴用于与螺旋桨式测风传感器的风向转轴连接固定，通过角度盘带动风向转轴相对螺旋桨式测风传感器的尾翼转动，以进行风向部件的检测。本技术的故障检测系统检测精确度高，适检范围宽，实现了螺旋桨式测风传感器风速风向的自动化检测，提升了检测效率。【专利说明】用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统
本技术属于故障检测
，具体地说，是涉及一种针对螺旋桨式测风传感器设计的一种可以自动完成故障检测任务的系统。
技术介绍
在环境风速和风向的检测领域，螺旋桨式测风传感器已经应用多年。目前的螺旋桨式测风传感器工作稳定可靠，测量范围和准确度均能满足常规的检测要求，在各类船舶、海上和陆地气象台站都有非常广泛的应用。由于螺旋桨式测风传感器一般安装于室外，工作环境恶劣，长期经受降水、结冰、风沙的侵袭，导致传感器中电气部件故障，输出错误的风速、风向测量数据；再者，转动部分的机械磨损、锈蚀也会导致螺旋桨式测风传感器的感应不灵敏，产生测量误差。根据有关规定，运行使用中的螺旋桨式测风传感器必须做周期性的检测。目前，对于螺旋桨式测风传感器的常用检测方法，是将螺旋桨式测风传感器内置于符合标准的风洞中进行测试。采用这种检测方法必须将螺旋桨式测风传感器从安装地点取下，并长途运输至风洞实验室进行测试，不仅耗时费力，而且价格昂贵。此外，由于螺旋桨式测风传感器的应用范围广、需求数量大，若采用传统的检测方法对众多的测风传感器进行检测，会需要很长的检测时间，不仅效率低，而且很容易出现人为差错，导致检测结果不准确。基于此，如何设计一套方便、快捷的自动化故障检测系统，以满足螺旋桨式测风传感器的大批量、周期性的检测需求，是目前环境监测领域亟待解决的一项主要问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统，以实现对螺旋桨式测风传感器故障的快速、准确、自动检测。为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案予以实现:一种用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统，设置有两个电机驱动器、两台电机以及蜗杆、角度盘、信号采集电路和中央控制单元；所述中央控制单元连接两个电机驱动器，两个电机驱动器分别与两台电机一一对应连接，其中，第一电机用于连接螺旋桨式测风传感器的风速转轴，驱动风速转轴旋转；第二电机连接蜗杆，所述蜗杆与设置在角度盘外周的涡轮齿相啮合，角度盘的中心轴用于与螺旋桨式测风传感器的风向转轴连接固定，通过角度盘带动风向转轴相对螺旋桨式测风传感器的尾翼转动；所述信号采集电路分别采集螺旋桨式测风传感器输出的风速检测信号和风向检测信号，并传输至中央控制单元生成检测结果。进一步的，所述螺旋桨式测风传感器的尾翼连接支架，所述支架固定在底座上。为了实现各角度的准确定位，优选在所述角度盘的外周均匀分布360个涡轮齿。为了控制电机能够稳定地运行在设定转速或者设定的转动位置上，在所述故障检测系统中还设置有两个编码器，其中，第一编码器连接第一电机，检测第一电机的转速，并生成速度信号反馈至连接第一电机的电机驱动器；第二编码器连接第二电机，检测第二电机转轴的转动位置，并生成位置信号反馈至连接第二电机的电机驱动器。通过形成闭环控制系统，以实现电机转速或转动位置的准确控制。进一步的，所述的两个电机驱动器各自通过一路RS232驱动器连接所述的中央控制单兀。为了防止中央控制单元受外界干扰导致损坏，优选将所述中央控制单元通过光电隔离芯片分别连接所述的信号采集电路和RS232驱动器，实现光电信号的隔离保护。又进一步的，在所述信号采集电路中设置有风速信号采集电路和风向信号采集电路；其中，在所述风速信号采集电路中分别设置有基于脉冲形式和串口形式的风速信号采集电路，分别通过继电器连接螺旋桨式测风传感器，所述继电器接收中央控制单元输出的选通控制信号，根据螺旋桨式测风传感器输出的风速检测信号的类型，控制继电器选择类型匹配的一路风速信号采集电路与螺旋桨式测风传感器连通，接收风速检测信号；在所述风向信号采集电路中分别设置有基于格雷码形式、电压形式和串口形式的风向信号采集电路，分别通过另一继电器连接螺旋桨式测风传感器，所述另一继电器接收中央控制单元输出的选通控制信号，根据螺旋桨式测风传感器输出的风向检测信号的类型，控制另一继电器选择类型匹配的一路风向信号采集电路与螺旋桨式测风传感器连通，接收风向检测信号。为了实现机械转动部件的故障检测，在所述风速转轴和风向转轴上还分别安装有一个振动传感器，检测风速转轴和风向转轴的振动信号，输出至所述的信号采集电路。进一步的，在所述的信号采集电路中设置有两个模数转换电路，分别与两个振动传感器一一对应连接，接收振动传感器输出的模拟量的振动信号，并转换成数字信号后，输出至所述的中央控制单元。再进一步的，在所述中央处理单元中设置有嵌入式处理器、分别与嵌入式处理器相连接的液晶控制芯片、以太网控制芯片、键盘接口和存储器；所述液晶控制芯片连接液晶屏，以太网控制芯片连接网口，键盘接口连接键盘。与现有技术相比，本技术的优点和积极效果是:本技术的故障检测系统专为螺旋桨式测风传感器设计而成，不仅可以对测风传感器中的电气部件进行检测，还可以对测风传感器中的机械转动部件进行故障检测，并在检测到机械转动部件故障时，进一步分辨出故障类型。实际应用表明，本技术的故障检测系统，检测精确度高，适检范围宽，实现了螺旋桨式测风传感器风速、风向的自动化检测，与传统的风洞检测方式相比，每台测风传感器的检测时间可以减少50%以上，大大提高了检测效率。结合附图阅读本技术实施方式的详细描述后，本技术的其他特点和优点将变得更加清楚。【专利附图】【附图说明】图1是本技术所提出的用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统的一种实施例的机械架构示意图；图2是图1所示故障检测系统的一种实施例的电路原理框图；图3是图2中中央控制单元的一种实施例的电路原理框图；图4是风速检测子线程的一种实施例的程序流程图；图5是风向检测子线程的一种实施例的程序流程图。【具体实施方式】下面结合附图对本技术的【具体实施方式】作进一步详细地说明。参见图1所示，本实施例的故障检测系统主要由中央控制单元1、两个电机驱动器、两台电机2、3以及蜗杆4和角度盘5等部分组成。为了进一步达到对螺旋桨式测风传感器中机械转动部件的故障检测，还可以进一步在测风传感器中增加两个振动传感器，分别安装在测风传感器中的风速转轴7和风向转轴6上，通过检测轴承的振动信息，完成对机械转动部件的自动检测。对于螺旋桨式测风传感器的故障检测，主要包括对测风传感器中的风速部件和方向部件的检测。对于风速部件的检测原理是:螺旋桨式测风传感器随风吹动，其风速转轴的转速与风速大小基本成正比，在f70m/s风速测量范围内有较好的线性度。再者，任何机械转动部件，在运行时都本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于螺旋桨式测风传感器的故障检测系统，其特征在于：设置有两个电机驱动器、两台电机以及蜗杆、角度盘、信号采集电路和中央控制单元；所述中央控制单元连接两个电机驱动器，两个电机驱动器分别与两台电机一一对应连接，其中，第一电机用于连接螺旋桨式测风传感器的风速转轴，驱动风速转轴旋转；第二电机连接蜗杆，所述蜗杆与设置在角度盘外周的涡轮齿相啮合，角度盘的中心轴用于与螺旋桨式测风传感器的风向转轴连接固定，通过角度盘带动风向转轴相对螺旋桨式测风传感器的尾翼转动；所述信号采集电路分别采集螺旋桨式测风传感器输出的风速检测信号和风向检测信号，并传输至中央控制单元生成检测结果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭颜萍，张志伟，李小峰，宋文杰，籍艳，刘鹏，
申请(专利权)人：山东省科学院海洋仪器仪表研究所，
类型：新型
国别省市：山东;37