專利名稱：一種連鑄結(jié)晶器振動檢測裝置及檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金工業(yè)領(lǐng)域，更具體的說，是涉及面向鋼水連鑄設(shè)備的一種連鑄結(jié)
晶器振動數(shù)據(jù)的檢測裝置及檢測方法。
背景技術(shù)：
結(jié)晶器是鋼鐵連鑄生產(chǎn)中的鑄坯成型設(shè)備，是連鑄機的心臟設(shè)備和關(guān)鍵設(shè)備。在鋼鐵生產(chǎn)中，結(jié)晶器振動使得鑄坯得以強制脫模；利于鑄坯的潤滑，消除連接；改善鑄坯的表面質(zhì)量。但結(jié)晶器振動參數(shù)選擇恰當(dāng)與否關(guān)系到連鑄坯生產(chǎn)和連鑄坯表面質(zhì)量的好壞。為了提高連鑄坯表面質(zhì)量，目前常用的是在線檢測系統(tǒng)和傳統(tǒng)的人工檢測方法。在線檢測系統(tǒng)雖然處理能力強、能夠?qū)崿F(xiàn)對結(jié)晶器狀態(tài)的長期監(jiān)測，但是所采用的位移傳感器拆裝復(fù)雜，且在高溫、潮濕的工作現(xiàn)場壽命相對較短，此外設(shè)備硬件成本高、體積大、集成度低、使用不方便。而人工檢測方法存在較大誤差，對實際煉鋼生產(chǎn)的指導(dǎo)意義不大。因此開發(fā)一種成本低、體積小、集成度高、使用壽命長、操作方便可靠的結(jié)晶器振動檢測設(shè)備很有必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種連鑄結(jié)晶器振動數(shù)據(jù)的檢測裝置及檢測方法。 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。 —種連鑄結(jié)晶器振動數(shù)據(jù)的檢測裝置通過加速度傳感器采集結(jié)晶器振動信號，并協(xié)同其他信息根據(jù)既定的通信協(xié)議通過串口傳至掌上電腦；掌上電腦進行相關(guān)信息的計算與分析，并將得到的結(jié)果通過人機交互接口顯示在觸摸屏上，最終實現(xiàn)對連鑄結(jié)晶器振動參數(shù)的調(diào)整提供依據(jù)。 —種連鑄結(jié)晶器振動檢測裝置，硬件系統(tǒng)包括加速度振動傳感器、下位機數(shù)據(jù)采集卡、上位機系統(tǒng)控制卡、觸摸屏；加速度振動傳感器、下位機數(shù)據(jù)采集卡、上位機系統(tǒng)控制卡、觸摸屏依次相連。 所述的加速度振動傳感器經(jīng)過抗干擾保護設(shè)計，能夠適應(yīng)連鑄結(jié)晶器現(xiàn)場復(fù)雜的環(huán)境，負責(zé)結(jié)晶器振動信號的采集； 所述的下位機數(shù)據(jù)采集卡，負責(zé)對加速度振動傳感器采集信號的預(yù)處理，并通過串行接口 ，將預(yù)處理過的信號傳遞給上位機系統(tǒng)控制卡； 所述的上位機系統(tǒng)控制卡，負責(zé)對下位機傳遞來的信號進行分析、計算，同時提供用戶交互接口，實現(xiàn)結(jié)晶器振動參數(shù)及波形的顯示及其他相關(guān)信息的顯示與控制；
所述的觸摸屏，負責(zé)顯示系統(tǒng)狀態(tài)、將分析處理過的振動信號進行直觀的顯示，并可通過圖形用戶接口實現(xiàn)對參數(shù)的調(diào)整、歷史數(shù)據(jù)的回放等功能。 作為一種改進，所述的加速度振動傳感器用來對振動信號進行采集。不同的傳感器安裝方式實現(xiàn)對結(jié)晶器振動不同的參數(shù)的測量測量結(jié)晶器振動的振幅與頻率時將單一傳感器垂直放在結(jié)晶器上面即可；測量結(jié)晶器振動不同兩點的同步性時，將兩個傳感器放在結(jié)晶器上不同的位置，通過查看觸摸屏上顯示的不同兩點振動的X-Y軸心軌跡圖即可；測量結(jié)晶器振動的垂直方向與水平方向振動的大小，即要知道結(jié)晶器偏振的情況，將一個傳感器垂直放在結(jié)晶器上，另一傳感器水平放在傳感器上，通過查看觸摸屏上顯示的信息即可。 作為一種改進，所述的下位機數(shù)據(jù)采集卡包括電源管理模塊、信號濾波處理模塊、運放電路調(diào)理模塊、微控制器模塊、串口通信模塊及外圍電路。 所述的電源管理模塊，用于將電源輸入的電壓通過電源轉(zhuǎn)換芯片的處理，轉(zhuǎn)換成適合個模塊工作的不同電源； 所述的信號濾波處理模塊，用于將輸入信號中的干擾信號進行低通、高通等濾波處理； 所述的運放電路調(diào)理模塊，用于將輸入信號進行調(diào)節(jié)，得到適合微控制器處理的電壓信號； 所述的為控制模塊，用于將運放電路調(diào)理模塊調(diào)理后的電壓信號進行預(yù)處理，實現(xiàn)結(jié)晶器振動信號的采集及與上位機系統(tǒng)控制卡進行交互； 所述的串口通信模塊，用于將微控制器的CMOS電平轉(zhuǎn)換成適合串口通信用的RS-232電平； 所述的外圍電路，用于微控制器的復(fù)位、狀態(tài)指示、數(shù)據(jù)傳輸指示。 作為一種改進，所述的上位機系統(tǒng)控制卡包括系統(tǒng)控制模塊、信息分析處理模塊、
圖形顯示模塊和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊； 所述的系統(tǒng)控制模塊，負責(zé)系統(tǒng)初始化、目標(biāo)設(shè)備選擇、系統(tǒng)啟動/停止等基本功能； 所述的信息分析處理模塊，負責(zé)接受上傳的各種信息，進行分析、計算處理；
所述的圖形顯示模塊，負責(zé)將信息分析處理模塊的分析結(jié)果進行直觀顯示，并將用戶輸入的各種信息進行顯示； 所述的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊，負責(zé)系統(tǒng)各個技術(shù)參數(shù)的設(shè)置，來滿足不同環(huán)境、不同用戶的不同需求。 —種連鑄結(jié)晶器振動檢測方法，包括以下步驟 (1)利用加速度振動傳感器得到結(jié)晶器的振動信號； (2)將結(jié)晶器的振動信號通過下位機數(shù)據(jù)采集卡進行預(yù)處理； (3)將下位機數(shù)據(jù)采集卡預(yù)處理過的信號協(xié)同控制信號上傳至上位機系統(tǒng)控制卡； (4)上位機系統(tǒng)控制卡接受結(jié)晶器的振動信號及控制信號，并對振動信號進行分析、計算； (5)分析計算結(jié)束后，通過人機交互接口 ，將相關(guān)信息顯示在觸摸屏上，實現(xiàn)對連鑄結(jié)晶器振動信號的檢測。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是 通過傳感器不同安裝方式，能夠準(zhǔn)確的檢測到連鑄結(jié)晶器振動的幅值、頻率及振動波形偏斜率；該系統(tǒng)安裝簡便、攜帶方便、維護容易，實現(xiàn)需要時即裝即用，不用時即拆即走；具有良好的人機接口 ，通過調(diào)整參數(shù)實現(xiàn)不同用戶的不同需求，易于操作人員掌握操作。


圖1是系統(tǒng)實現(xiàn)方案圖； 圖2是傳感器安裝方式示意圖； 圖3是硬件系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)及控制關(guān)系圖； 圖4是上位機控制系統(tǒng)軟件模塊構(gòu)成圖； 圖5是上位機系統(tǒng)控制軟件流程圖。
具體實施例方式
結(jié)合附圖，下面對本發(fā)明進行詳細說明。 —種連鑄結(jié)晶器振動檢測裝置及檢測方法，硬件系統(tǒng)包括加速度傳感器、下位機 數(shù)據(jù)采集卡、上位機系統(tǒng)控制卡、觸摸屏，其布置與連線見附圖1。加速度振動傳感器、下位 機數(shù)據(jù)采集卡、上位機系統(tǒng)控制卡、觸摸屏依次相連。 如圖3所示，所述的電源管理模塊，用于將電源輸入的電壓通過電源轉(zhuǎn)換芯片的 處理，轉(zhuǎn)換成適合個模塊工作的不同電源； 所述的信號濾波處理模塊，用于將輸入信號中的干擾信號進行低通、高通等濾波 處理； 所述的運放電路調(diào)理模塊，用于將輸入信號進行調(diào)節(jié)，得到適合微控制器處理的 電壓信號； 所述的為控制模塊，用于將運放電路調(diào)理模塊調(diào)理后的電壓信號進行預(yù)處理，實 現(xiàn)結(jié)晶器振動信號的采集及與上位機系統(tǒng)控制卡進行交互； 所述的串口通信模塊，用于將微控制器的CMOS電平轉(zhuǎn)換成適合串口通信用的 RS-232電平； 所述的外圍電路，用于微控制器的復(fù)位、狀態(tài)指示、數(shù)據(jù)傳輸指示。 上位機系統(tǒng)控制卡軟件包括系統(tǒng)控制模塊、信息分析處理模塊、圖形顯示模塊和
系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊。系統(tǒng)控制模塊，負責(zé)系統(tǒng)初始化、目標(biāo)設(shè)備選擇、系統(tǒng)啟動/停止等基
本功能；信息分析處理模塊，負責(zé)接受上傳的各種信息，進行分析、計算處理；圖形顯示模
塊，負責(zé)將信息分析處理模塊的分析結(jié)果進行直觀顯示，并將用戶輸入的各種信息進行顯
示；系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊，負責(zé)系統(tǒng)各個技術(shù)參數(shù)的設(shè)置，來滿足不同環(huán)境、不同用戶的不同需求。 —種連鑄結(jié)晶器振動檢測方法，包括以下步驟(見附圖5): (1)利用加速度振動傳感器得到結(jié)晶器的振動信號； (2)將結(jié)晶器的振動信號通過下位機數(shù)據(jù)采集卡進行預(yù)處理； (3)將下位機數(shù)據(jù)采集卡預(yù)處理過的信號協(xié)同控制信號上傳至上位機系統(tǒng)控制 卡； (4)上位機系統(tǒng)控制卡接受結(jié)晶器的振動信號及控制信號，并對振動信號進行分 析、計算； (5)分析計算結(jié)束后，通過人機交互接口 ，將相關(guān)信息顯示在觸摸屏上，實現(xiàn)對連
6鑄結(jié)晶器振動信號的檢測。
具體實施過程如下 連鑄結(jié)晶器現(xiàn)場檢測時，采集裝置的傳感器接口連接到結(jié)晶器上的兩路加速度振 動傳感器，兩路加速度振動傳感器安裝方式參考附圖2。加速度振動傳感器的輸出的模擬信 號經(jīng)過信號濾波處理模塊進行濾波，再通過運放電路調(diào)理模塊進行放大調(diào)理輸出適合微控 制器采集的電壓信號，此電壓信號經(jīng)微控制器的AD采樣端口輸入到微控制器中，微控制器 將輸入的電壓模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并進行相應(yīng)的預(yù)處理再協(xié)同其他控制信息通過串 口傳輸模塊，按照下位機數(shù)據(jù)采集卡與上位機系統(tǒng)控制卡既定的串口通信協(xié)議，傳輸給上 位機系統(tǒng)控制卡；上位機系統(tǒng)控制卡接受到數(shù)據(jù)后按照既定的串口通信協(xié)議進行校驗、拆 包處理，并將傳輸?shù)挠杏眯畔Υ嬖诠蚕韮?nèi)存緩沖區(qū)中；上位機的應(yīng)用程序讀取緩沖區(qū)的 數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)為結(jié)晶器振動波形的加速度數(shù)據(jù)，對該加速度數(shù)據(jù)進行積分處理，再濾除其中 干擾信息得到結(jié)晶器振動波形的速度數(shù)據(jù)，對該速度數(shù)據(jù)進行積分處理，在進行濾波剔除 干擾信號得到結(jié)晶器振動波形的位移數(shù)據(jù)，其間對干擾信號的剔除還采取了經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解 的方法，有效的剔除了干擾信號；再將得到的結(jié)晶器振動的加速度、速度、位移信息提供給 圖形顯示模塊并與其他相關(guān)信息一同顯示，滿足客戶的需求。 最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的一個具體實施例。顯然，本發(fā)明 不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直 接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認為是本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
一種連鑄結(jié)晶器振動檢測裝置，其包括硬件系統(tǒng)，其特征在于，硬件系統(tǒng)包括加速度振動傳感器、下位機數(shù)據(jù)采集卡、上位機系統(tǒng)控制卡、觸摸屏；加速度振動傳感器、下位機數(shù)據(jù)采集卡、上位機系統(tǒng)控制卡、觸摸屏依次相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連鑄結(jié)晶器振動檢測裝置，其特征在于，所述的加速度 振動傳感器有不同的安裝方式，單路傳感器用來檢測結(jié)晶器振動的振幅與頻率；雙路傳感 器放置同一水平面的不同位置用來測量結(jié)晶器振動的同步性；雙路傳感器放置兩互相垂直 的平面(水平面與豎直面)用來測量結(jié)晶器偏振情況。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連鑄結(jié)晶器振動檢測裝置，其特征在于，所述的下位機 數(shù)據(jù)采集卡包括電源管理模塊、信號濾波處理模塊、運放電路調(diào)理模塊、微控制器模塊、串 口通信模塊及外圍電路；所述的電源管理模塊，用于將電源輸入的電壓通過電源轉(zhuǎn)換芯片的處理，轉(zhuǎn)換成適合 個模塊工作的不同電源；所述的信號濾波處理模塊，用于將輸入信號中的干擾信號進行低通、高通等濾波處理；所述的運放電路調(diào)理模塊，用于將輸入信號進行調(diào)節(jié)，得到適合微控制器處理的電壓 信號；所述的為控制模塊，用于將運放電路調(diào)理模塊調(diào)理后的電壓信號進行預(yù)處理，實現(xiàn)結(jié) 晶器振動信號的采集及與上位機系統(tǒng)控制卡進行交互；所述的串口通信模塊，用于將微控制器的CMOS電平轉(zhuǎn)換成適合串口通信用的RS-232 電平；所述的外圍電路，用于微控制器的復(fù)位、狀態(tài)指示、數(shù)據(jù)傳輸指示。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連鑄結(jié)晶器振動檢測裝置，其特征在于，所述的上位機 系統(tǒng)控制卡包括系統(tǒng)控制模塊、信息分析處理模塊、圖形顯示模塊和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊；所述的系統(tǒng)控制模塊，負責(zé)系統(tǒng)初始化、目標(biāo)設(shè)備選擇、系統(tǒng)啟動/停止等基本功能； 所述的信息分析處理模塊，負責(zé)接受上傳的各種信息，進行分析、計算處理； 所述的圖形顯示模塊，負責(zé)將信息分析處理模塊的分析結(jié)果進行直觀顯示，并將用戶輸入的各種信息進行顯示；所述的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊，負責(zé)系統(tǒng)各個技術(shù)參數(shù)的設(shè)置，來滿足不同環(huán)境、不同用戶的不同需求。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種連鑄結(jié)晶器振動檢測裝置，其特征在于，所述的電源管 理模塊包括傳感器電壓電源模塊、模擬電路電源模塊、數(shù)字電路電源模塊；所述的傳感器電壓電源模塊用于給傳感器信號采集提供電源；所述的模擬電路電源模塊用于給模擬電路提供電源，更精確的講是為信號濾波處理模 塊、運放電路調(diào)理模塊、微控制器模塊模擬部分提供電源；所述的數(shù)字電路電源模塊用于給數(shù)字電路提供電源，更精確的講是為串口通信模塊、 外圍電路、微控制器模塊數(shù)字部分提供電源。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種連鑄結(jié)晶器振動檢測裝置，其特征在于，所述的信息分 析處理模塊不僅分析結(jié)晶器振動的加速度信號，而且通過積分算法、經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解來分析 結(jié)晶器振動的速度信號、位移信號，同時分析同一振動面上不同兩點之間的振動同步性，和結(jié)晶器振動的偏振情況。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種連鑄結(jié)晶器振動檢測裝置，其特征在于，所述圖形顯示 模塊，不僅顯示結(jié)晶器振動的加速度、速度、位移信息，同時顯示歷史數(shù)據(jù)回放的狀況，以及 系統(tǒng)參數(shù)配置的各種狀況。
8. —種連鑄結(jié)晶器振動檢測方法，其特征在于方法包括以下步驟(1) 利用加速度振動傳感器得到結(jié)晶器的振動信號；(2) 將結(jié)晶器的振動信號通過下位機數(shù)據(jù)采集卡進行預(yù)處理；(3) 將下位機數(shù)據(jù)采集卡預(yù)處理過的信號協(xié)同控制信號上傳至上位機系統(tǒng)控制卡；(4) 上位機系統(tǒng)控制卡接受結(jié)晶器的振動信號及控制信號，并對振動信號進行分析、計算；(5) 分析計算結(jié)束后，通過人機交互接口 ，將相關(guān)信息顯示在觸摸屏上，實現(xiàn)對連鑄結(jié) 晶器振動信號的檢測。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連鑄結(jié)晶器振動檢測裝置，其包括硬件系統(tǒng)，其特征在于，硬件系統(tǒng)包括加速度振動傳感器、下位機數(shù)據(jù)采集卡、上位機系統(tǒng)控制卡、觸摸屏；加速度振動傳感器、下位機數(shù)據(jù)采集卡、上位機系統(tǒng)控制卡、觸摸屏依次相連。本發(fā)明通過傳感器不同安裝方式，能夠準(zhǔn)確的檢測到連鑄結(jié)晶器振動的幅值、頻率及振動波形偏斜率；該系統(tǒng)安裝簡便、攜帶方便、維護容易，實現(xiàn)需要時即裝即用，不用時即拆即走；具有良好的人機接口，通過調(diào)整參數(shù)實現(xiàn)不同用戶的不同需求，易于操作人員掌握操作。
文檔編號B22D11/053GK101722284SQ20091015259
公開日2010年6月9日 申請日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者李培玉, 沈國振, 王國春, 王江峰, 甘濤, 鄭俊, 陳尚儉 申請人:杭州譜誠泰迪實業(yè)有限公司