專利名稱：多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)及其無(wú)線遙測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于動(dòng)力裝置的多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)及其無(wú)線 遙測(cè)方法。
背景技術(shù)：
動(dòng)力裝置軸系振動(dòng)是船舶柴油機(jī)及其動(dòng)力裝置的一項(xiàng)重要特性。如果對(duì)軸 系振動(dòng)不能進(jìn)行有效控制，會(huì)對(duì)動(dòng)力裝置的安全運(yùn)行造成危害，甚至導(dǎo)致動(dòng)力 裝置的失效。對(duì)軸系振動(dòng)進(jìn)行有效的測(cè)量能讓使用者了解軸系振動(dòng)的特性，從 而對(duì)軸系振動(dòng)進(jìn)行控制。
軸系振動(dòng)主要分為軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、軸系縱向振動(dòng)和軸系橫向振動(dòng)，在軸系 的實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中這幾種振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生互相耦合，使軸系振動(dòng)的測(cè)試和分析更加復(fù) 雜。由于現(xiàn)代艦船動(dòng)力裝置的復(fù)雜和多樣化，對(duì)于常規(guī)軸系測(cè)試技術(shù)無(wú)法適用 的特殊環(huán)境條件下的軸系振動(dòng)測(cè)量，目前也沒(méi)有較好的解決方案。
目前軸系振動(dòng)測(cè)量例如船舶軸系振動(dòng)測(cè)量方法主要是對(duì)軸系振動(dòng)的主要 振動(dòng)形式進(jìn)行分別單獨(dú)測(cè)量和分析，然后使用者再根據(jù)該測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行分析 對(duì)軸系振動(dòng)的情況做一個(gè)綜合判斷。因此存在判斷過(guò)程復(fù)雜和人為分析可能存 在誤差的缺點(diǎn)。
另外，現(xiàn)有的軸系振動(dòng)測(cè)量的方式基本是在被測(cè)軸上安裝測(cè)量元件，通過(guò) 導(dǎo)線連接到分析儀器主機(jī)，雖然可以達(dá)到測(cè)量的目的，但由于導(dǎo)線的連接，對(duì) 執(zhí)行長(zhǎng)期軸系振動(dòng)測(cè)量帶來(lái)不變，甚至可能對(duì)測(cè)量信號(hào)產(chǎn)生干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點(diǎn)而提供的一種主要用于動(dòng)力 裝置軸系振動(dòng)的在線無(wú)線遙測(cè)的多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)及其無(wú)線遙測(cè)方法，該多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)和方法可以通過(guò)無(wú)線的方式全面監(jiān)測(cè)被
測(cè)軸振動(dòng)的狀況，再進(jìn)行分析處理，實(shí)時(shí)得到軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、軸系縱向振動(dòng)和 軸系橫向振動(dòng)的各種參數(shù)，具有測(cè)量分析數(shù)據(jù)全面、及時(shí)、精確和安裝實(shí)施方 便、抗干擾能力強(qiáng)、可用于特殊軸系振動(dòng)測(cè)試場(chǎng)合等優(yōu)點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系 統(tǒng)，包括被測(cè)量軸，其特點(diǎn)是，包括無(wú)線發(fā)射部分和無(wú)線接收部分；
所述的無(wú)線發(fā)射部分設(shè)置在被測(cè)軸上，包括設(shè)置在被測(cè)軸上的至少一組 由一縱向振動(dòng)傳感器、 一橫向振動(dòng)傳感器和一扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器組成的振動(dòng)傳感 器組；用于將所接收的各傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行前置處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換的傳感器 信號(hào)采集處理模塊，所述傳感器信號(hào)采集處理模塊的輸入端與各傳感器的輸出 端電連接；用于將傳感器信號(hào)采集處理模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行編碼的信號(hào)編碼模 塊，所述信號(hào)編碼模塊輸入端與傳感器信號(hào)采集處理模塊的輸出端電連接；用 于將信號(hào)編碼模塊輸出的信號(hào)發(fā)射到接收部件的發(fā)射模塊，所述發(fā)射模塊的輸 入端與信號(hào)編碼模塊的輸出端電連接；
所述的無(wú)線接受部分包括用于接收發(fā)射部分發(fā)射的信號(hào)的接收模塊；對(duì) 所接收的信號(hào)進(jìn)行解碼的信號(hào)解碼模塊；對(duì)所述被解碼的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理的信號(hào) 調(diào)理模塊；對(duì)信號(hào)調(diào)理模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)采集模塊；用于對(duì)所采 集的信號(hào)進(jìn)行處理分析的數(shù)據(jù)處理模塊；用于輸出和顯示經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊處理 后數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)輸出模塊和顯示屏；以及，將數(shù)據(jù)輸出模塊輸出的數(shù)據(jù)上傳到控 制中心的通信模塊。
上述多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)，其中，所述的數(shù)據(jù)處理模塊包括數(shù) 據(jù)輸入單元、基準(zhǔn)信號(hào)輸出單元、比較單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、時(shí)域波形分析單 元、頻譜分析單元、數(shù)據(jù)輸出單元；所述的數(shù)據(jù)輸入單元接收數(shù)據(jù)采集模塊所 采集的信號(hào)，與基準(zhǔn)信號(hào)輸出單元輸出的基準(zhǔn)信號(hào)共同輸出到比較單元；所述 的比較單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后得到被測(cè)軸的縱向振動(dòng)、橫向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)數(shù) 據(jù)；該數(shù)據(jù)送到時(shí)域波形分析單元進(jìn)行時(shí)域波形分析，產(chǎn)生時(shí)域波形送到顯示
屏顯示；所述時(shí)域波形分析單元的輸出信號(hào)并傳輸?shù)筋l譜分析單元，經(jīng)傅立葉 變換，得到被測(cè)量參數(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)輸出模塊輸出到顯示屏顯示，或輸出到通信
模塊，與用戶或控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元保存時(shí)域波形分 析單元和頻譜分析單元輸出的數(shù)據(jù)。
上述多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)，其中，所述的振動(dòng)傳感器由恒流源激 勵(lì)的ICP振動(dòng)傳感器構(gòu)成。
上述多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)，其中，所述的無(wú)線傳輸?shù)姆绞綖镻CM 編碼和解碼方式。
上述多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)，其中，所述的無(wú)線發(fā)射模塊的供電方 式為電源供電方式或無(wú)線感應(yīng)供電方式。
上述多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)，其中，所述的無(wú)線感應(yīng)供電的方式為 在接收部分設(shè)置一與電源連接的無(wú)線感應(yīng)發(fā)射器，所述的發(fā)射部分設(shè)置一無(wú)線 電源接收器；所述的無(wú)線感應(yīng)發(fā)射器包括一電源發(fā)射模塊和與該電源發(fā)射模塊 的輸出端電連接的無(wú)線感應(yīng)發(fā)射頭；所述的無(wú)線電源接收器包括無(wú)線電源接收 線圈，該無(wú)線電源接收線圈感應(yīng)的電勢(shì)作為提供發(fā)射部分各元器件工作的電 源。
上述多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)，其中，所述的無(wú)線電源接收器還包括 一無(wú)線電源接收模塊和充電電池；所述的無(wú)線電源接收模塊接收無(wú)線電源接收 線圈感應(yīng)的電勢(shì)經(jīng)穩(wěn)壓后作為提供發(fā)射部分各元器件工作的電源；
或者，所述的無(wú)線電源接收模塊接收無(wú)線電源接收線圈感應(yīng)的電勢(shì)經(jīng)穩(wěn)壓 處理后向充電電池充電，由充電電池提供發(fā)射部分各元器件工作的電源。
上述多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)，其中，還包括一多通道控制器，與無(wú) 線接收部分的數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端連接，用于選擇采集信號(hào)送到數(shù)據(jù)處理模 塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；所述的多通道控制器由選擇開(kāi)關(guān)或具有多路開(kāi)關(guān)量輸入輸出 通道的采集卡構(gòu)成。
多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)方法，其特點(diǎn)是，包括以下步驟-
a、在被測(cè)軸上安裝振動(dòng)信號(hào)的無(wú)線發(fā)射部分
a-l、在被測(cè)軸上安裝至少一組由一縱向振動(dòng)傳感器、 一橫向振動(dòng)傳感器 和一扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器組成的振動(dòng)傳感器組；各振動(dòng)傳感器分別得到被測(cè)軸上的 縱向振動(dòng)信號(hào)、橫向振動(dòng)信號(hào)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)；
a-2、各縱向振動(dòng)信號(hào)、橫向振動(dòng)信號(hào)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)輸出到傳感器信號(hào) 采集處理模塊，經(jīng)前置處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出到信號(hào)編碼模塊；
a-3、信號(hào)編碼模塊將所接收的信號(hào)進(jìn)行編碼后，通過(guò)發(fā)射模塊經(jīng)發(fā)射天
線發(fā)射到無(wú)線接收部分； b、無(wú)線接收部分
b_l、接收模塊通過(guò)接收天線接收無(wú)線發(fā)射部分發(fā)出的信號(hào)；
b-2、信號(hào)解碼模塊對(duì)接收模塊所接收的信號(hào)進(jìn)行解碼；
b-3、信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)所述信號(hào)解碼模塊解碼的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理；
b-4、數(shù)據(jù)采集模塊采集或經(jīng)過(guò)多通道控制器控制選擇采集所接收的信號(hào)， 通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行處理分析；
b-5、對(duì)步驟b-4分析處理后的信號(hào)在顯示屏上顯示和在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器上存 儲(chǔ)；或通過(guò)通信模塊傳輸?shù)娇刂浦行摹?br> 上述多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)方法，其中，步驟b-4所述的通過(guò)數(shù)據(jù)處理 模塊對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行處理分析包括以下的步驟
b-4-l、通過(guò)數(shù)據(jù)輸入單元接收數(shù)據(jù)采集模塊所采集的信號(hào)或通過(guò)多通道 控制器選擇接收數(shù)據(jù)采集模塊所采集的信號(hào)，與基準(zhǔn)信號(hào)輸出單元輸出的基準(zhǔn) 信號(hào)共同輸出到比較單元；
b-4-2、所述的比較單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后得到被測(cè)軸的縱向振動(dòng)、橫向 振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)數(shù)據(jù)；
b-4-3、該數(shù)據(jù)送到時(shí)域波形分析單元進(jìn)行時(shí)域波形分析，產(chǎn)生時(shí)域波形 送到顯示屏顯示；
b-4-4、所述時(shí)域波形分析單元的輸出信號(hào)并傳輸?shù)筋l譜分析單元，經(jīng)傅 立葉變換，得到被測(cè)量參數(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)輸出模塊輸出到顯示屏顯示，或輸出到 通信模塊，與用戶或控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；
b-4-5、通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元保存時(shí)域波形分析單元和頻譜分析單元輸出的 數(shù)據(jù)。
由于本發(fā)明采用了以上的技術(shù)方案，其產(chǎn)生的技術(shù)效果是明顯的
1、 利用無(wú)線遙測(cè)技術(shù)對(duì)軸系振動(dòng)進(jìn)行無(wú)線遙測(cè)和分析，能夠在線實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)動(dòng)力裝置的軸系振動(dòng)情況，獲得振動(dòng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
2、 整個(gè)系統(tǒng)利用無(wú)線遙測(cè)的技術(shù)，使得測(cè)量精確，抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量 更為方便。
3、 改變了現(xiàn)有技術(shù)對(duì)軸系振動(dòng)需要分項(xiàng)測(cè)試的現(xiàn)狀，將軸系振動(dòng)的測(cè)量
做了整合，在同一個(gè)系統(tǒng)里實(shí)現(xiàn)了軸系的縱向振動(dòng)、橫向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的綜 合測(cè)量。監(jiān)測(cè)人員能及時(shí)通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力裝置的運(yùn)行做出判斷。
4、整個(gè)系統(tǒng)的供電除電源或電池供電外，對(duì)發(fā)射部分還可通過(guò)無(wú)線感應(yīng) 的方式進(jìn)行供電，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力裝置軸系振動(dòng)的長(zhǎng)時(shí)間在線監(jiān)測(cè)。


為進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征、性能和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例及附圖對(duì) 本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2是本發(fā)明軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)的另一種實(shí)施例的電方框圖。 圖3是本發(fā)明軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模塊的電方框圖。 圖4是本發(fā)明軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)的無(wú)線感應(yīng)供電方式的電方框圖。 圖5是本發(fā)明軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖l、圖2。其中圖1是本發(fā)明軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)的一種實(shí)施例的 結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2是本發(fā)明軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)的另一種實(shí)施例的電方 框圖。本發(fā)明多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)，包括無(wú)線發(fā)射部分l和無(wú)線接收 部分2。其中所述的無(wú)線發(fā)射部分1設(shè)置在被測(cè)軸上，包括設(shè)置在被測(cè)軸 100上的至少一組振動(dòng)傳感器組，在圖1的實(shí)施例中給出了 n組振動(dòng)傳感器組 10-1至10-n;在圖2的實(shí)施例中給出了一組振動(dòng)傳感器組10。如圖2所示， 每一振動(dòng)傳感器組10由一縱向振動(dòng)傳感器11、 一橫向振動(dòng)傳感器12和一扭轉(zhuǎn) 振動(dòng)傳感器13組成。無(wú)線發(fā)射部分1還包括用于將所接收的各傳感器輸出 的信號(hào)進(jìn)行前置處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換的傳感器信號(hào)采集處理模塊14(如果采用的傳 感器本身帶模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的則無(wú)需傳感器信號(hào)采集處理模塊)；用于將傳感器 信號(hào)采集處理模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行編碼的信號(hào)編碼模塊15;用于將信號(hào)編碼模
塊輸出的信號(hào)發(fā)射到接收部件的發(fā)射模塊16，該發(fā)射模塊16包括發(fā)射天線 161。所述傳感器信號(hào)采集處理模塊的輸入端與各傳感器的輸出端電連接；所 述信號(hào)編碼模塊輸入端與傳感器信號(hào)采集處理模塊的輸出端電連接；所述發(fā)射
模塊的輸入端與信號(hào)編碼模塊的輸出端電連接。本實(shí)施例中所述的振動(dòng)傳感器 采用恒流源激勵(lì)的ICP振動(dòng)傳感器。
所述的無(wú)線接受部分2包括用于接收發(fā)射部分1發(fā)射的信號(hào)的接收模塊 21，該接收模塊包括接收天線211;對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行解碼的信號(hào)解碼模塊 22;對(duì)所述被解碼的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理的信號(hào)調(diào)理模塊23;對(duì)信號(hào)調(diào)理模塊輸出的 信號(hào)進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)采集模塊24;用于對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行處理分析的數(shù)據(jù)處
理模塊25;用于輸出和顯示數(shù)據(jù)處理模塊處理后的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)輸出模塊26、 顯示屏27;以及將數(shù)據(jù)上傳到控制中心的通信模塊28。圖1實(shí)施例中的信號(hào) 分析、數(shù)據(jù)輸出以及顯示均由工控機(jī)或筆記本電腦200完成。
由各傳感器輸出多路信號(hào)輸入至信號(hào)編碼模塊后，經(jīng)過(guò)PCM編碼，通過(guò)發(fā) 射模塊無(wú)線發(fā)射出去。接收部分的接收模塊接收該信號(hào)，信號(hào)解碼模塊對(duì)該信 號(hào)進(jìn)行解調(diào)并經(jīng)信號(hào)調(diào)理后，被數(shù)據(jù)采集模塊(例如高速數(shù)據(jù)卡)采集，最后 由數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行分析處理，得到軸系振動(dòng)信號(hào)的測(cè)試參數(shù)。
請(qǐng)參閱圖3，這是本發(fā)明軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模塊的電方框 圖。本發(fā)明多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)其中，所述的數(shù)據(jù)處理模塊25包括 數(shù)據(jù)輸入單元251、基準(zhǔn)信號(hào)輸出單元252、比較單元253、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元254、 時(shí)域波形分析單元255、頻譜分析單元256、數(shù)據(jù)輸出單元257;所述的數(shù)據(jù)輸 入單元接收數(shù)據(jù)采集模塊所采集的信號(hào)，與基準(zhǔn)信號(hào)輸出單元輸出的基準(zhǔn)信號(hào) 共同輸出到比較單元；所述的比較單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后得到被測(cè)軸的縱向振 動(dòng)、橫向振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)數(shù)據(jù)；該數(shù)據(jù)送到時(shí)域波形分析單元進(jìn)行時(shí)域波形分 析，產(chǎn)生時(shí)域波形送到顯示屏顯示；所述時(shí)域波形分析單元的輸出信號(hào)并傳輸 到頻譜分析單元，經(jīng)傅立葉變換，得到被測(cè)量參數(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)輸出模塊輸出到 顯示屏顯示，或輸出到通信模塊，上傳到控制中心。所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元保存 時(shí)域波形分析單元和頻譜分析單元輸出的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)中，所述的無(wú)線發(fā)射模塊的供電方式 可采用電源供電方式或無(wú)線感應(yīng)供電方式。如果通過(guò)無(wú)線感應(yīng)的方式進(jìn)行供 電，系統(tǒng)可以長(zhǎng)時(shí)間工作，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力裝置軸系振動(dòng)的長(zhǎng)時(shí)間在線監(jiān)測(cè)。
請(qǐng)參閱圖4，并配合參見(jiàn)圖1。本發(fā)明多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)所述 的無(wú)線感應(yīng)供電的方式為包括在本發(fā)明多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)的接收
部分設(shè)置一與電源連接的無(wú)線感應(yīng)發(fā)射器4，在本發(fā)明多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙
測(cè)系統(tǒng)的發(fā)射部分設(shè)置一無(wú)線電源接收器5。所述的無(wú)線感應(yīng)發(fā)射器4包括一 電源發(fā)射模塊41和與該電源發(fā)射模塊的輸出端電連接的無(wú)線感應(yīng)發(fā)射頭42; 所述的無(wú)線電源接收器5包括無(wú)線電源接收線圈51，該無(wú)線電源接收線圈也可 由發(fā)射部分的發(fā)射天線161構(gòu)成。該無(wú)線電源接收線圈感應(yīng)的電勢(shì)作為提供本 發(fā)明多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)的發(fā)射部分各元器件工作的電源。無(wú)線電源 接收器5還可以包括一無(wú)線電源接收模塊52和充電電池53;所述的無(wú)線電源 接收模塊接收無(wú)線電源接收線圈感應(yīng)的電勢(shì)，經(jīng)穩(wěn)壓處理后作為提供發(fā)射部分 各元器件工作的電源；或者，無(wú)線電源接收線圈感應(yīng)的電勢(shì)經(jīng)穩(wěn)壓處理后向充
電電池充電，由充電電池提供發(fā)射部分各元器件工作的電源。
請(qǐng)配合參閱圖2。本發(fā)明多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)中，還包括一多通 道控制器6，連接在數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端，用于選擇采集信號(hào)送到數(shù)據(jù)處理 模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；所述的多通道控制器由選擇開(kāi)關(guān)或具有多路開(kāi)關(guān)量輸入輸 出通道的采集卡構(gòu)成。
請(qǐng)參閱圖5。本發(fā)明多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)方法包括以下步驟
101、 在被測(cè)軸上安裝軸系振動(dòng)信號(hào)的無(wú)線發(fā)射部分包括在被測(cè)軸上安
裝的至少一組由一縱向振動(dòng)傳感器、 一橫向振動(dòng)傳感器和一扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器組
成的振動(dòng)傳感器組；各振動(dòng)傳感器分別得到被測(cè)軸上的縱向振動(dòng)信號(hào)、橫向振
動(dòng)信號(hào)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)；各縱向振動(dòng)信號(hào)、橫向振動(dòng)信號(hào)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)輸出
到傳感器信號(hào)釆集處理模塊，經(jīng)前置處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出到信號(hào)編碼模塊； 信號(hào)編碼模塊將所接收的傳感器信號(hào)采集處理模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行編碼后，編
譯成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)發(fā)射模塊經(jīng)天線發(fā)射到無(wú)線接收部分。該無(wú)線傳輸?shù)姆绞?為PCM編碼，利用數(shù)字信號(hào)傳輸，其精度高，并且不容易受到各種干擾，無(wú)線 發(fā)射的最大距離可達(dá)250米，系統(tǒng)誤差±0.2%，滿足工程應(yīng)用的需要。
102、 無(wú)線接收部分的接收模塊接收無(wú)線發(fā)射部分發(fā)出的信號(hào)；
103、 通過(guò)信號(hào)解碼模塊對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行PCM解碼；通過(guò)信號(hào)調(diào)理模 塊對(duì)所述被解碼的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，以便后處理裝置進(jìn)行記錄或利用其他裝 置如示波器等顯示；
104、 數(shù)據(jù)采集模塊采集信號(hào)調(diào)理模塊輸出的信號(hào)至數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行后
分析處理。本實(shí)施例的數(shù)據(jù)采集模塊可采用高速數(shù)據(jù)采集卡，其最高采樣率可
達(dá)500k/s。數(shù)據(jù)處理模塊可由工控機(jī)或筆記本構(gòu)成。
105、 數(shù)據(jù)采集模塊或通過(guò)多通道控制器選擇采集所接收的信號(hào)至數(shù)據(jù)處 理模塊進(jìn)行后分析處理。所述的多通道控制器由選擇開(kāi)關(guān)或具有多路開(kāi)關(guān)量輸 入輸出通道的采集卡構(gòu)成。
106、 數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)采集到的多路信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，得到時(shí)域波形107， 在顯示屏108-1上顯示和在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器108-2上存儲(chǔ)；該時(shí)域波形并經(jīng)過(guò)頻率 分析109后得到各種被測(cè)量參數(shù)，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器108-2上存儲(chǔ)和在顯示屏108-1 上顯示，或通過(guò)通信模塊110傳輸?shù)娇刂浦行摹?br> 所述的通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行處理分析包括以下的步驟
106-1、通過(guò)數(shù)據(jù)輸入單元接收數(shù)據(jù)采集模塊所采集的信號(hào)或通過(guò)多通道 控制器選擇接收數(shù)據(jù)采集模塊所采集的信號(hào)，與基準(zhǔn)信號(hào)輸出單元輸出的基準(zhǔn) 信號(hào)共同輸出到比較單元；
106-2、所述的比較單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后得到被測(cè)軸的縱向振動(dòng)、橫向 振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)數(shù)據(jù)；
106-3、該數(shù)據(jù)送到時(shí)域波形分析單元進(jìn)行時(shí)域波形分析，產(chǎn)生時(shí)域波形 送到顯示屏顯示；
106-4、所述時(shí)域波形分析單元的輸出信號(hào)并傳輸?shù)筋l譜分析單元進(jìn)行頻 譜分析。因?yàn)槿魏芜B續(xù)測(cè)量的時(shí)序或信號(hào)，都可以表示為不同頻率的正弦波信 號(hào)的無(wú)限疊加，因此本發(fā)明采用傅立葉變換方法利用直接測(cè)量到的原始信號(hào)， 以累加方式得到被測(cè)量信號(hào)的頻率、振幅和相位等參數(shù)，再通過(guò)數(shù)據(jù)輸出模塊 輸出到顯示屏顯示，或輸出到通信模塊，與控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
106-5、通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元保存時(shí)域波形分析單元和頻譜分析單元輸出的 數(shù)據(jù)；
本發(fā)明的軸系振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)及其無(wú)線遙測(cè)方法可應(yīng)用在任意轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，包 括轉(zhuǎn)速極低的軸系，系統(tǒng)測(cè)試精度在±0.5%。系統(tǒng)具有無(wú)線遙測(cè)、長(zhǎng)時(shí)監(jiān)測(cè)、 頻響范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)?？梢杂糜卺槍?duì)各類動(dòng)力裝置需要進(jìn)行軸系 振動(dòng)測(cè)量的場(chǎng)合。如果結(jié)合轉(zhuǎn)速信號(hào)的測(cè)數(shù)據(jù)，還可進(jìn)行階次跟蹤的分析。具 有測(cè)量分析數(shù)據(jù)全面、及時(shí)、精確和實(shí)施方便的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)，包括被測(cè)量軸，其特征在于，包括無(wú)線發(fā)射部分和無(wú)線接收部分；所述的無(wú)線發(fā)射部分設(shè)置在被測(cè)軸上，包括設(shè)置在被測(cè)軸上的至少一組由一縱向振動(dòng)傳感器、一橫向振動(dòng)傳感器和一扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器組成的振動(dòng)傳感器組；用于將所接收的各傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行前置處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換的傳感器信號(hào)采集處理模塊；所述傳感器信號(hào)采集處理模塊的輸入端與各傳感器的輸出端電連接；用于將傳感器信號(hào)采集處理模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行編碼的信號(hào)編碼模塊；所述信號(hào)編碼模塊輸入端與傳感器信號(hào)采集處理模塊的輸出端電連接；用于將信號(hào)編碼模塊輸出的信號(hào)發(fā)射到接收部件的發(fā)射模塊；所述發(fā)射模塊的輸入端與信號(hào)編碼模塊的輸出端電連接；所述的無(wú)線接受部分包括用于接收發(fā)射部分發(fā)射的信號(hào)的接收模塊；對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行解碼的信號(hào)解碼模塊；對(duì)所述被解碼的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理的信號(hào)調(diào)理模塊；對(duì)信號(hào)調(diào)理模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)采集模塊；用于對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行處理分析的數(shù)據(jù)處理模塊；用于輸出和顯示經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊處理后數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)輸出模塊和顯示屏；以及，將數(shù)據(jù)輸出模塊輸出的數(shù)據(jù)上傳到控制中心的通信模塊。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 所述的數(shù)據(jù)處理模塊包括數(shù)據(jù)輸入單元、基準(zhǔn)信號(hào)輸出單元、比較單元、數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)單元、時(shí)域波形分析單元、頻譜分析單元、數(shù)據(jù)輸出單元；所述的數(shù)據(jù) 輸入單元接收數(shù)據(jù)采集模塊所采集的信號(hào)，與基準(zhǔn)信號(hào)輸出單元輸出的基準(zhǔn)信 號(hào)共同輸出到比較單元；所述的比較單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后得到被測(cè)軸的縱向 振動(dòng)、橫向振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)數(shù)據(jù)；該數(shù)據(jù)送到時(shí)域波形分析單元進(jìn)行時(shí)域波形 分析，產(chǎn)生時(shí)域波形送到顯示屏顯示；所述時(shí)域波形分析單元的輸出信號(hào)并傳輸?shù)筋l譜分析單元，經(jīng)傅立葉變換，得到被測(cè)量參數(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)輸出模塊輸出到顯示屏顯示，或輸出到通信模塊，與用戶或控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；所述的 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元保存時(shí)域波形分析單元和頻譜分析單元輸出的數(shù)據(jù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 所述的振動(dòng)傳感器由恒流源激勵(lì)的ICP振動(dòng)傳感器構(gòu)成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 所述的無(wú)線傳輸?shù)姆绞綖镻CM編碼和解碼方式。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 所述的無(wú)線發(fā)射模塊的供電方式為電源供電方式或無(wú)線感應(yīng)供電方式。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 所述的無(wú)線感應(yīng)供電的方式為在所述的接收部分設(shè)置一與電源連接的無(wú)線感 應(yīng)發(fā)射器，在所述的發(fā)射部分設(shè)置一無(wú)線電源接收器；所述的無(wú)線感應(yīng)發(fā)射器 包括一電源發(fā)射模塊和與該電源發(fā)射模塊的輸出端電連接的無(wú)線感應(yīng)發(fā)射頭；所述的無(wú)線電源接收器包括無(wú)線電源接收線圈，該無(wú)線電源接收線圈感應(yīng)的電 勢(shì)作為提供發(fā)射部分各元器件工作的電源。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 所述的無(wú)線電源接收器還包括一無(wú)線電源接收模塊和充電電池；所述的無(wú)線電 源接收模塊接收無(wú)線電源接收線圈感應(yīng)的電勢(shì)經(jīng)穩(wěn)壓后作為提供發(fā)射部分各 元器件工作的電源；或者，所述的無(wú)線電源接收模塊接收無(wú)線電源接收線圈感應(yīng)的電勢(shì)經(jīng)穩(wěn)壓處理后向充電電池充電，由充電電池作為提供發(fā)射部分各元器 件工作的電源。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，還包括一多通道控制器，與無(wú)線接收部分的數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端連接，用于選擇采集信號(hào)送到數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；所述的多通道控制器由選擇開(kāi) 關(guān)或具有多路開(kāi)關(guān)量輸入輸出通道的采集卡構(gòu)成。
9、 多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟 a、在被測(cè)軸上安裝振動(dòng)信號(hào)的無(wú)線發(fā)射部分a-l、在被測(cè)軸上安裝至少一組由一縱向振動(dòng)傳感器、 一橫向振動(dòng)傳感器 和一扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器組成的振動(dòng)傳感器組；各振動(dòng)傳感器分別得到被測(cè)軸上的 縱向振動(dòng)信號(hào)、橫向振動(dòng)信號(hào)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)；a-2、各縱向振動(dòng)信號(hào)、橫向振動(dòng)信號(hào)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)輸出到傳感器信號(hào) 采集處理模塊，經(jīng)前置處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出到信號(hào)編碼模塊；a-3、信號(hào)編碼模塊將所接收的信號(hào)進(jìn)行編碼后，通過(guò)發(fā)射模塊經(jīng)發(fā)射天 線發(fā)射到無(wú)線接收部分；b、無(wú)線接收部分b-l、接收模塊通過(guò)接收天線接收無(wú)線發(fā)射部分發(fā)出的信號(hào)；b-2、信號(hào)解碼模塊對(duì)接收模塊所接收的信號(hào)進(jìn)行解碼；b-3、信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)所述信號(hào)解碼模塊解碼的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理；b-4、數(shù)據(jù)采集模塊采集或經(jīng)過(guò)多通道控制器控制選擇采集所接收的信號(hào)， 通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行處理分析；b-5、對(duì)步驟b-4分析處理后的信號(hào)在顯示屏上顯示和在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器上存 儲(chǔ)；或通過(guò)通信模塊傳輸?shù)娇刂浦行摹?br> 10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)方法，其特征在于， 步驟b-4所述的通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行處理分析包括以下的步 驟b-4-1、通過(guò)數(shù)據(jù)輸入單元接收數(shù)據(jù)采集模塊所釆集的信號(hào)或通過(guò)多通道控制器選擇接收數(shù)據(jù)采集模塊所采集的信號(hào)，與基準(zhǔn)信號(hào)輸出單元輸出的基準(zhǔn)信號(hào)共同輸出到比較單元；b-4-2、所述的比較單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較判斷后得到被測(cè)軸的縱向振動(dòng)、 橫向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)數(shù)據(jù)；b-4-3、該數(shù)據(jù)送到時(shí)域波形分析單元進(jìn)行時(shí)域波形分析，產(chǎn)生時(shí)域波形 送到顯示屏顯示；b-4-4、所述時(shí)域波形分析單元的輸出信號(hào)并傳輸?shù)筋l譜分析單元，經(jīng)傅 立葉變換，得到被測(cè)量參數(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)輸出模塊輸出到顯示屏顯示，或輸出到 通信模塊，與用戶或控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；b-4-5、通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元保存時(shí)域波形分析單元和頻譜分析單元輸出的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多通道軸系振動(dòng)無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)及其無(wú)線遙測(cè)方法，其特點(diǎn)是無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)包括無(wú)線發(fā)射部分和無(wú)線接收部分。無(wú)線遙測(cè)方法包括在被測(cè)軸上安裝無(wú)線發(fā)射部分，包括至少一組由一縱向振動(dòng)傳感器、一橫向振動(dòng)傳感器和一扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器組成的振動(dòng)傳感器組；各振動(dòng)傳感器分別得到被測(cè)軸上振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)前置處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換和編碼后，通過(guò)發(fā)射模塊發(fā)射到無(wú)線接收部分；接收模塊接收無(wú)線發(fā)射部分發(fā)出的信號(hào)；通過(guò)信號(hào)解碼、信號(hào)調(diào)理和信號(hào)處理分析，對(duì)分析處理后的信號(hào)在顯示屏上顯示和在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)；或通過(guò)通信模塊上傳到控制中心。可應(yīng)用在任意轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，系統(tǒng)測(cè)試精度在±0.5％。具有無(wú)線遙測(cè)、長(zhǎng)時(shí)監(jiān)測(cè)、頻響范圍寬和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01H1/00GK101368844SQ200810201090
公開(kāi)日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月13日
發(fā)明者君 周, 張心瑋, 森 李, 王慰慈, 賓 胡 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所