用于振动传感器校验的数据采集仪及振动传感器校验系统的制作方法

1.本实用新型属于旋转机械振动测量、校验及信号处理技术领域，特别是涉及一种用于振动传感器校验的数据采集仪及振动传感器校验系统。


背景技术：

2.现有对旋转机械振动测量、校验及信号处理的常规描述如下：旋转机械振动测量是旋转机械常规的监视保护仪表，旋转机械的振动测量和控制是确保旋转机械安全运行必须的监测参数之一，如果发生机组振动监测的失效，将可能造成对机组的振动失去控制，从而导致机组的振动增大，并使机组振动超出机组振动的安全设定值，造成重大的设备损坏事故，所以通常的旋转机械，都安装有振动测量装置，以监测旋转机械的振动值，当机组的振动超过某个设定的振动限值时，振动监测仪表将发出超限信号，强迫机组停机，以确保机组的安全。
3.通常的振动测量方法：在旋转机械的各个支撑轴承上安装一个振动传感器，将振动传感器固定在旋转机械的轴承座上，传感器感应旋转机械的振动电信号，经过振动监视器的信号处理，实现振动的测量和控制。
4.旋转机械的种类很多，如：汽轮发电机组、各类风机(送风机、引风机、二次风机)、各类泵轴泵组、各类大型电机等，所以必须对旋转机械的振动参数进行监测，以确保旋转机械的安全运行，防止因旋转机械振动超出振动限值，而造成机组损坏，或影响机组的使用寿命，或因机组振动大而产生巨大的噪声而影响周围的环境。
5.为了确保振动测量的精度和准确性，必须对振动测量用的传感器定期进行校验，一般在机组的大修期间，对机组上使用的所有振动传感器进行校验，以检查传感器的测量精度，对不合格的传感器进行更换，对测量偏差较大的传感器进行校准，这也是国家标准所强制规定的。
6.目前，在我国由国家级和各省、市、自治区级的计量测试研究院或电力试验研究院可以从事这方面的业务，但一般都是对单个传感器进行校验、检测和数据处理，校验效率低下，且对校验人员的专业技术要求较高，并且需要经过专门的专业技术培训后，才能进行这项工作；由于该类传感器数量大，各电厂大修时间相对集中，因此为了提高振动传感器的校验效率，降低对校验人员的专业技术要求，迫切需求设计、研发一套能够同时对多套振动传感器的输出信号进行采集，从而根据该输出信号实现对多套振动传感器进行自动校验的装置。


技术实现要素：

7.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于振动传感器校验的数据采集仪及振动传感器校验系统，能够同时采集多个振动传感器的输出信号，便于后续同时对该多个振动传感器进行校验。
8.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种用于振动传感器校验的数
据采集仪，包括：数据采集装置、供电模块及信号连接线；所述供电模块与所述数据采集装置连接；所述数据采集装置包括至少一bnc接头；所述bnc接头用于通过所述信号连接线与待校验的振动传感器连接；所述数据采集装置用于采集所述振动传感器的输出信号。
9.于本实用新型的一实施例中，所述数据采集仪还包括：仪表箱；所述仪表箱用于在不使用所述数据采集装置时，装载所述信号连接线、所述供电模块及所述数据采集装置的各组件。
10.于本实用新型的一实施例中，所述仪表箱内设有储物盒；所述储物盒用于存储所述信号连接线。
11.于本实用新型的一实施例中，所述数据采集装置还包括：信号采集模块、信号处理模块及通讯模块；所述bnc接头还与所述信号采集模块连接；所述信号采集模块与所述信号处理模块连接，用于采集所述振动传感器的输出信号，及用于将所述振动传感器的输出信号发送至所述信号处理模块；所述信号处理模块与所述通讯模块连接，用于处理所述振动传感器的输出信号，产生传感器信号，及用于将所述传感器信号发送至所述通讯模块；所述通讯模块用于将所述传感器信号发送至校验终端。
12.于本实用新型的一实施例中，所述信号处理模块包括：信号放大器和模数转换电路；所述信号放大器分别与所述信号采集模块和所述模数转换电路连接，用于放大所述振动传感器的输出信号，及用于将放大后的所述振动传感器的输出信号发送至所述模数转换电路；所述模数转换电路与所述通讯模块连接，用于对所述放大后的所述振动传感器的输出信号进行模数转换，产生所述传感器信号，及用于将所述传感器信号发送至所述通讯模块。
13.于本实用新型的一实施例中，所述信号处理模块还包括：传感器选择电路；所述传感器选择电路设于所述信号采集模块与所述信号放大器之间，用于从所述振动传感器中选择目标传感器，以使所述信号放大器放大所述目标传感器的输出信号。
14.于本实用新型的一实施例中，所述数据采集装置还包括：usb通讯口；所述usb通讯口用于通过usb连接线与校验终端连接，用于将所述数据采集装置的输出信号发送至所述校验终端。
15.于本实用新型的一实施例中，所述供电模块包括：可充电蓄电池；所述可充电蓄电池与所述数据采集装置连接。
16.本实用新型提供一种振动传感器校验系统，包括：振动试验台、校验终端及上述的用于振动传感器校验的数据采集仪；所述振动试验台用于安装待校验的振动传感器，及作为所述振动传感器的振动源，用于产生振动信号；所述校验终端与所述数据采集仪连接，所述校验终端上存储有信号处理算法，所述校验终端用于利用所述信号处理算法对所述数据采集仪的输出信号进行数据处理，以实现校验所述振动传感器。
17.于本实用新型的一实施例中，所述校验终端对所述振动传感器的校验方式包括：自动校验方式和/或手动校验方式；所述校验终端对所述振动传感器的校验内容至少包括以下任意一种：所述振动传感器输出信号的幅值特性、幅频特性及动态特性；其中，所述动态特性至少包括：频率；所述校验终端为计算机。
18.如上所述，本实用新型所述的用于振动传感器校验的数据采集仪及振动传感器校验系统，具有以下有益效果：
19.与现有技术相比，本实用新型能够实现同时校验多个振动传感器，实现了同时对多个振动传感器输出信号的采集、处理等功能，通过采用自动或手动方式，对振动传感器进行测试及校验，能够完成自动对振动传感器进行性能测试、测试结果的评判，提高了对振动传感器的校验效率。
附图说明
20.图1显示为本实用新型的用于振动传感器校验的数据采集仪于一实施例中的工作原理框图。
21.图2显示为本实用新型的用于振动传感器校验的数据采集仪于一实施例中的内部俯视图。
22.图3显示为本实用新型的振动传感器校验系统于一实施例中的结构示意图。
23.标号说明
[0024]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
数据采集装置
[0025]
11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
bnc接头
[0026]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
信号采集模块
[0027]
13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
信号处理模块
[0028]
131
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
信号放大器
[0029]
132
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
模数转换电路
[0030]
133
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器选择电路
[0031]
14
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
通讯模块
[0032]
15
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
usb通讯口
[0033]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
供电模块
[0034]
21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
可充电蓄电池
[0035]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
信号连接线
[0036]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
振动传感器
[0037]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
校验终端
[0038]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
仪表箱
[0039]
61
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
储物盒
[0040]
71
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
振动试验台
[0041]
72
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
校验终端
[0042]
73
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
数据采集仪
[0043]
74
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
振动传感器
具体实施方式
[0044]
以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0045]
须知，本说明书所附图示所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响
本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0046]
本实用新型的用于振动传感器校验的数据采集仪及振动传感器校验系统能够同时采集多个振动传感器的输出信号，便于后续同时对该多个振动传感器进行校验。以下将详细阐述本实用新型的一种用于振动传感器校验的数据采集仪及振动传感器校验系统的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实用新型的一种用于振动传感器校验的数据采集仪及振动传感器校验系统。
[0047]
参阅图1至图3。本实施例提供的用于振动传感器校验的数据采集仪及振动传感器校验系统，与现有技术相比，本实用新型能够实现同时校验多个振动传感器，实现了同时对多个振动传感器输出信号的采集、处理等功能，通过采用自动或手动方式，对振动传感器进行测试及校验，能够完成自动对振动传感器进行性能测试、测试结果的评判，提高了对振动传感器的校验效率。
[0048]
如图1至图2所示，于一实施例中，本实用新型的用于振动传感器校验的数据采集仪包括数据采集装置1、供电模块2及信号连接线3。
[0049]
具体地，所述供电模块2与所述数据采集装置1连接；所述数据采集装置1包括至少一 bnc接头11；所述bnc接头11用于通过所述信号连接线3与待校验的振动传感器4连接；所述数据采集装置1用于采集所述振动传感器4的输出信号。
[0050]
需要说明的是，该bnc接头11是领域内，在数据采集过程中经常使用的一种标准接头，常用于缓冲信号等原始信号的采集，属于在监测及采集系统中比较常用的采集方式。
[0051]
需要说明的是，在进行待校验的振动传感器4输出信号的采集时，首先，将该振动传感器4安装在一振动试验台上；然后，通过信号连接线连接该振动传感器4和数据采集仪的bnc 接头11，实现该数据采集装置1采集该振动传感器4的输出信号。
[0052]
需要说明的是，该振动试验台作为该振动传感器的标准振动源，用于产生标准的振动信号；该振动试验台为领域内常规的装置，其具体的工作原理(参见)及结构组成均不作为限制本实用新型的条件，故在此也不再详细赘述。
[0053]
需要说明的是，该振动试验台必须每年进行强制年检，产生标准的振动信号，振动试验台的操作方法，可以参考振动试验台的所有手册(包括购买该振动试验台时提供的操作说明书)。
[0054]
进一步地，现有的振动试验台可以安装8个振动探头，所以于本实用新型中，可实现在该振动试验台上同时安装1～8个振动传感器，对应的，该数据采集仪包括8个bnc接头11 (分别对应图2中的ch1～ch8)，以使该数据采集仪能够同时采集1～8个振动传感器的输出信号。
[0055]
于一实施例中，所述振动传感器至少包括但并不限于以下任意一种：磁电式速度传感器、压电式速度传感器、压电式加速度传感器。
[0056]
如图1所示，于一实施例中，所述数据采集装置1还包括信号采集模块12、信号处理模块13及通讯模块14。
[0057]
具体地，所述bnc接头11还与所述信号采集模块12连接，通过该bnc接头11实现该
信号采集模块12与振动传感器4之间的连接，从而实现该信号采集模块12采集该振动传感器4的输出信号；所述信号采集模块12与所述信号处理模块13连接，用于采集所述振动传感器4的输出信号，及用于将所述振动传感器4的输出信号发送至所述信号处理模块13；所述信号处理模块13与所述通讯模块14连接，用于处理所述振动传感器4的输出信号，产生传感器信号，及用于将所述传感器信号发送至所述通讯模块14；所述通讯模块14用于将所述传感器信号发送至校验终端5。
[0058]
需要说明的是，该传感器信号即为该数据采集装置1的输出信号，同时，其也作为该数据采集仪的输出信号。
[0059]
需要说明的是，该校验终端5上存储有用于校验振动传感器的信号处理算法(具体地，可将该信号处理算法以信号处理软件的方式安装在该校验终端5)，以在其接收到数据采集仪的输出信号后，启动该信号处理算法，以通过该信号处理算法对该数据采集仪的输出信号进行数据处理，从而实现校验该振动传感器4，判断其性能好坏。
[0060]
需要说明的是，该校验终端5利用信号处理算法处理该传感器信号，具体的工作原理不作为限制本实用新型的条件，故在此也不再详细赘述。
[0061]
进一步地，该校验终端5采用的是领域内常规的终端设备，不同之处在于，在该终端设备上安装有信号处理软件，以通过该信号处理软件实现对该振动传感器4的校验功能。
[0062]
需要说明的是，上述的信号采集模块12采用领域内常规的技术手段，其具体的工作原理及结构组成均不作为限制本实用新型的条件，故在此也不再详细赘述。
[0063]
如图1所示，于一实施例中，所述信号处理模块13包括信号放大器131和模数转换电路 132。
[0064]
具体地，所述信号放大器131分别与所述信号采集模块12和所述模数转换电路132连接，用于放大所述振动传感器4的输出信号，及用于将放大后的所述振动传感器4的输出信号发送至所述模数转换电路132；所述模数转换电路132与所述通讯模块14连接，用于对所述放大后的所述振动传感器4的输出信号进行模数转换，产生所述传感器信号，及用于将所述传感器信号发送至所述通讯模块14。
[0065]
如图1所示，于一实施例中，所述信号处理模块13还包括传感器选择电路133。
[0066]
具体地，所述传感器选择电路133设于所述信号采集模块12与所述信号放大器131之间，用于从所述振动传感器4中选择目标传感器，以使所述信号放大器131放大所述目标传感器的输出信号。
[0067]
需要说明的是，如前文所述，在上述的振动试验台上可以同时安装1～8个振动传感器，但在实际应用中，可能只需要针对性地校验这些振动传感器中的某一个，或某几个，这时，通过该传感器选择电路133，具体选择相应的振动传感器(对应上述的目标传感器)，即可实现针对性地校验实际欲校验的振动传感器。
[0068]
需要说明的是，该模数转换电路132和传感器选择电路133均采用的是领域内常规的技术手段，其具体的工作原理及结构组成均不作为限制本实用新型的条件，故在此也不再详细赘述。
[0069]
于一实施例中，所述通讯模块14采用有线和/或无线通信方式。
[0070]
如图1所示，于一实施例中，所述数据采集装置1还包括usb通讯口15。
[0071]
具体地，所述usb通讯口15用于通过usb连接线(未在图中示出)与校验终端5连接，
用于将所述数据采集装置1的输出信号发送至所述校验终端5，完成该数据采集仪与该校验终端5相互之间的数据传送。
[0072]
需要说明的是，该usb通讯口15与上述通讯模块14的输出端口连接。
[0073]
如图1所示，于一实施例中，所述供电模块2包括可充电蓄电池21。
[0074]
具体地，所述可充电蓄电池21与所述数据采集装置1连接，用于为该数据采集装置1供电。
[0075]
优选地，该可充电蓄电池21的供电电源为 24vdc。
[0076]
如图2所示，于一实施例中，所述数据采集仪还包括仪表箱6。
[0077]
需要说明的是，所述仪表箱6用于在不使用所述数据采集装置1时，装载所述信号连接线3、所述供电模块2及所述数据采集装置1的各组件，使该数据采集仪方便携带；具体地，该数据采集装置1的各组件(包括但并不限于上述的bnc接头11、信号采集模块12、信号处理模块13、通讯模块14及usb通讯口15)集成于该仪表箱6；在需要使用该数据采集装置1时，首先，将该信号连接线3从该仪表箱6内取出，然后，通过该信号连接线3连接bnc 接头11和振动传感器4，最后，通过启动振动试验台和该数据采集仪，实现该数据采集仪采集该振动传感器4的输出信号。
[0078]
如图2所示，于一实施例中，所述仪表箱6内设有储物盒61。
[0079]
具体地，所述储物盒61用于存储所述信号连接线3。
[0080]
如图3所示，于一实施例中，本实用新型的振动传感器校验系统包括振动试验台71、校验终端72及上述的用于振动传感器校验的数据采集仪73。
[0081]
具体地，所述振动试验台71用于安装待校验的振动传感器74，及作为所述振动传感器74的振动源，用于产生振动信号；所述校验终端72与所述数据采集仪73连接，所述校验终端72上存储有信号处理算法，所述校验终端72用于利用所述信号处理算法对所述数据采集仪73的输出信号进行数据处理，以实现校验所述振动传感器74。
[0082]
优选地，所述校验终端72为计算机，利用计算机强大的数据运算能力，完成对数据采集仪73的输出信号(对应前述的传感器信号)进行数据处理，实现校验振动传感器74，判断出该振动传感器74的性能好坏。
[0083]
于一实施例中，所述校验终端72对所述振动传感器74的校验方式包括自动校验方式和/ 或手动校验方式，由该校验终端72的程序进行设置。
[0084]
需要说明的是，自动校验方式：在计算机中启动传感器校验程序，首先输入必要的参数，如：本次校验的传感器个数、传感器型号、传感器序列号、测点名称、铭牌号、传感器标准灵敏度、允许的灵敏度误差等参数，然后设置“本次校验传感器的个数”，个数可以在1～8 之间勾选；将振动试验台设置成自动方式(外购的振动试验台一般都具备这个功能，如何操作详见振动试验台的操作说明书)。测试10组数据，满量程是0～30mm/s，即每次变化3mm/s，中间停留20秒，安装和设置完成后，启动振动台；在10秒内，在传感器校验程序中发出启动测量命令，采集11组数据后，自动完成测量，(0～30mm/s共11组数据)；根据得到的数据和自动计算出的偏差值，依据允许偏差范围，人工做出合格与否的结论，合格或不合格或替换备件的结论，可以在三个选项中选择确认。
[0085]
手动校验方式：类似于自动校验方式，区别在于振动试验台设置成手动方式，等振动试验台稳定后，由计算机的回车键确认。
[0086]
进一步地，在进行传感器信号采集需要的分析参数的设置，如果选择自动校验方式，需要设置自动校验的时间间隔，这个时间间隔必须与振动试验台的时间间隔设置同步。
[0087]
于一实施例中，所述校验终端72对所述振动传感器74的校验内容至少包括但并不限于以下任意一种：所述振动传感器74输出信号的幅值特性、幅频特性及动态特性；其中，所述动态特性至少包括频率。
[0088]
具体地，在该校验终端72接收到数据采集仪73的输出信号后，会自动计算该信号的幅值线性度、幅频特性及动态特性等，从而实现对振动传感器74的校验。
[0089]
进一步地，该校验终端72还会将完成振动传感器74校验后的结果以excel表格的方式，自动输出报表。
[0090]
需要说明的是，该报表至少包括但并不限于以下任意一种：对应振动传感器74的振幅特性校验报告、动态(频率)特性校验报告。
[0091]
优选地，该校验终端72将该报表储存于其自身的硬盘中。
[0092]
更进一步地，该校验终端72通过外接通用的打印机，可以方便地打印各种报表。
[0093]
需要说明的是，该振动传感器校验系统的具体工作原理参见上述对于用于振动传感器校验的数据采集仪的解释说明，在此不再详细赘述。
[0094]
需要说明的是，本实用新型的振动传感器校验系统，能够采用自动和/或手动方式，对振动传感器进行测试和校验，能够完成自动对振动传感器进行性能测试、测试结果的评判、自动生成测试报告，提高检测效率，采用智能化的校验系统是最有效的方法；合理的控制方案和硬件的选择决定了校验结果的可靠性和校验效率。
[0095]
综上所述，本实用新型的用于振动传感器校验的数据采集仪及振动传感器校验系统，与现有技术相比，本实用新型能够实现同时校验多个振动传感器，实现了同时对多个振动传感器输出信号的采集、处理等功能，通过采用自动或手动方式，对振动传感器进行测试及校验，能够完成自动对振动传感器进行性能测试、测试结果的评判，提高了对振动传感器的校验效率；所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0096]
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。