專利名稱：手持式智能測振表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種便攜式的振動測量儀表，特別是一種手持式測振表。
旋轉機械的一些機械故障經常伴隨著特定的異常振動，這個振動信號中往往含有多種不同的頻率成分。為了診斷故障原因，除了需要準確地測量出振動的幅值大小外，還必須知道它的頻率成分。
現有的技術產品，有的做為轉子的現場動平衡和振動譜分析儀器，它們成本高，體積大，還需要外接電源，因此在現場的流動性檢測極不方便；有的雖然克服了需要外接電源的限制，但是只能單一地顯示振動的幅值大小，不能做振動譜分析；也有的在做振動頻率測量時需手動調節(jié)進行選頻，難以保證測量精度。另外，當振動信號中含有顯著的低頻成分時往往存在較大的測量誤差，不利于振動專業(yè)人員迅速準確地判明故障原因。
本實用新型的目的是發(fā)明一種體積小巧，操作方便的手持式智能測振表，它是一個既能對振動的工頻成分進行正常測量、又能對振動的低頻成分進行補償測量，既能測量振動幅值、又能測量振動頻率的測振表。
本實用新型是這樣實現的，測振表由裝在外殼內的保護濾波模塊、積分器、模數轉換器、單片機系統、顯示模塊及電源等依次連接組成。它以單片機系統為核心，實現了信號處理和顯示的智能化。
保護濾波模塊的輸入端通過外殼上的傳感器插孔，接收傳感器的振動信號，通過保護電路對其進行限幅處理和阻抗變換，并且通過濾波電路濾除無效信號，其輸出端接積分器。
積分器的輸入端與保護濾波模塊相連，輸出端接模數轉換器，在積分電路中把保護濾波模塊送來的速度型信號轉換為位移型信號。
模數轉換器的輸入端接收積分器輸出的位移型信號，由模數轉換電路對其進行數字化處理，它的輸出端接單片機系統的數據總線，它的啟動端接單片機系統的讀信號端和地址線。
顯示模塊的讀寫端分別接至單片機系統的讀寫端，數據線接單片機系統的數據總線，復位端接單片機系統的復位端。顯示模塊通過它的顯示窗口顯示數字和圖形測試結果。
單片機系統是本實用新型的核心，它包括中央處理器CPU，存貯器RAM和ROM，單片機系統通過其數據總線、地址總線和控制總線與模數轉換器及顯示模塊相連接，完成數據的采集、存貯、分析和顯示等工作。
手持式智能測振表不但能為用戶提供旋轉機械的振動幅值情況，而且能將振動的波形和頻率等信息實時地呈現在用戶面前，為現場的振動分析工程師提供豐富的振動動態(tài)信息，使用戶在很短的時間里檢測和診斷出旋轉機械的許多常見故障。它是一種適用于電力、冶金、機械、石油、化工等行業(yè)的轉動機械振動故障檢測的高科技產品。
附圖
一是該實用新型的硬件結構框圖，其中(1)傳感器 (2)保護濾波模塊 (3)積分器(4)緩沖模塊(5)模數轉換器 (6)顯示窗口 (7)ROM (8)CPU(9)RAM (10)電源附圖二是該實用新型的軟件流程圖，其中(1)開始 (2)初始化各模塊(3)提示引導屏(4)初始化采樣顯示屏 (5)采樣(6)波形分析(7)全幅值顯示及波形圖顯示(8)延時(9)是否到十次(10)頻率分析及補償計算 (11)主頻值顯示及頻譜圖顯示
以下結合附圖對本實用新型做進一步說明。
振動傳感器(1)將振動信號轉換為相應的電信號，送入本實用新型。
保護濾波模塊(2)的輸入端通過外殼上的傳感器插孔，接收傳感器(1)的振動信號，對其進行限幅處理，阻抗變換并濾除無效信號，該模塊的輸出端接積分器。
積分器(3)的輸入端與保護濾波模塊相連，輸出端接緩沖模塊，在積分電路中把保護濾波模塊送來的速度型信號轉換為位移型信號。
緩沖模塊(4)緊跟在積分器之后，其輸出端接入模數轉換器的模擬信號輸入端，該模塊對積分后的信號做幅度和阻抗調整，緩沖模擬信號與模數轉換器之間的相互影響。
以上模塊的有源器件選用高精度、低功耗的LF442集成運算放大器。
模數轉換器(5)有較高的轉換速度，本實用新型選用高速A/D轉換器，以完成工頻波形的動態(tài)采樣，它的輸入端接收前級輸出的位移型信號，輸出端接單片機系統的數據總線，啟動端接單片機系統的讀信號端和地址線。模數轉換器對動態(tài)的振動信號進行快速的數字化處理。
顯示模塊(6)的讀寫端分別接至單片機系統的讀寫端，數據線接單片機系統的數據總線，復位端經一反向門接單片機系統的復位端。顯示模塊通過它的顯示窗口顯示數字和圖形測試結果。
單片機系統是本實用新型的核心，它包括80C31CPU(8)，程序存貯器ROM(7)和數據存貯器RAM(9)，單片機系統通過數據總線、地址總線和控制總線與模數轉換器(5)及顯示模塊(6)相連接，完成數據的采集、存貯、分析和顯示等工作。其中，ROM(7)中存放著本實用新型的軟件系統，CPU(8)依據ROM(7)中的指令定時地啟動模數轉換器(5)進行A/D轉換，將采樣數據送入RAM(9)，并在RAM(9)中做波形和頻譜分析，最后將分析結果定時地在顯示窗口(6)上顯示出來。
軟件系統的工作過程如圖二所示首先初始化各部件的工作狀態(tài)，提示一個引導屏，表明系統工作正常，然后進入正常的采樣顯示狀態(tài)。采樣過程中每隔兩秒刷新一次振動幅值和波形的顯示。每顯示十個波形做一次快速富立葉分析，然后將頻譜分析的結果顯示在液晶顯示窗口上。如此循環(huán)往復，可以基本實時地將被測點的振幅、波形、主頻成分等信息提供給使用者，為現場判明振動故障源提供有力的依據。
顯示窗口中的內容共有四個部分左上部分顯示振動的波形圖，右上部分以微米為單位顯示振動的峰峰值，左下部分顯示振動的頻譜圖，右下部分以赫茲為單位顯示振動的主頻率值。隨著測量的進行，上半屏的內容每兩秒鐘刷新一次，當波形每刷新十次后對下半屏的頻率內容進行一次刷新。
權利要求1.一種手持式智能測振表，其特征是它由裝在外殼內的保護濾波模塊、積分器、模數轉換器、單片機系統、顯示模塊和電源等組成，其中保護濾波模塊的輸入端接外殼上的信號端子，輸出端接積分器的輸入引腳，積分器的輸出端接模數轉換器的輸入引腳，單片機系統的數據總線、控制總線和地址總線分別接到模數轉換器和顯示模塊的相應引腳，并由電源提供以上各部分的工作電壓。
2.按權利要求1.所述的手持式智能測振表，其特征是所述的保護濾波模塊由保護電路后連接濾波電路組成，其入口端與表殼上的傳感器插口相接，輸出端接積分器。
3.按權利要求2.所述的手持式智能測振表，其特征是所述的積分器輸入端與保護濾波模塊相接，由積分電路對信號進行處理，輸出端與模數轉換器相連。
4.按權利要求3.所述的手持式智能測振表，其特征是所述的模數轉換器，其輸入端與積分器相連，輸出端接單片機系統的數據總線，它的啟動端按單片機系統的讀信號端和地址線。
5.按權利要求4.所述的手持式智能測振表，其特征是所述顯示模塊的讀寫端分別接單片機系統的讀信號端和寫信號端，數據線接單片機系統的數據總線，復位端經一個反向門接到單片機系統的RST端，片選端和指令/數據選擇端則由單片機系統的地址總線經譯碼得到。
6.按權利要求5.所述的手持式智能測振表，其特征是單片機系統包括CPU＋ROM＋RAM，它通過其數據總線、地址總線和控制總線與模數轉換器及顯示模塊相連接。
專利摘要手持式智能測振表由裝在外殼內的保護濾波模塊、積分器、模數轉換器、單片機系統、顯示模塊和電源等組成。它是以單片機系統為核心，結合先進的信號處理技術和動態(tài)顯示技術而構成的新型電子儀器，是一個帶有頻譜和波形分析功能的微型振動測量和分析儀表，可用于各種旋轉機械的振動檢測，能為現場的振動分析工程師提供豐富的振動動態(tài)信息，使用戶在很短的時間里檢測和診斷出旋轉機械的許多常見故障。
文檔編號G01M7/00GK2252986SQ9523447
公開日1997年4月23日 申請日期1995年8月22日 優(yōu)先權日1995年8月22日
發(fā)明者董侃, 于文虎 申請人:山東省電力試驗研究所