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专利号: 2017114978009
申请人: 河南科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种检测单一方向振动的振动检测方法,其特征在于:具体步骤为:

步骤一:振动源与振动传递装置相连,振动传递装置将检测到振动经由振动放大装置传递至振动量‑电容信号转换装置,振动量‑电容信号转换装置检测由振动源振动引起的液位玻璃管中的液位变化,并将该变化量以电容的形式输出,电容大小为:将刚开始测量时对应的液位高度H设置为参考位置,式中,ε0为电容内空气的等效介电常数,ε为电容内液体的等效介电常数;L为液位最大高度;R1为不锈钢管半径;R0为绝缘导线半径,Δx为振动量,s为液体包的横截面积,s1为液位玻璃管的横截面积;

步骤二:将步骤一中的液位传感器接到电容‑电压信号转换装置,该信号转换装置将电容值转换成电压信号,电压信号为:式中,CX=C”H,Cx为传感器电容,C0为固定的标准电容,U为第一运算放大器所接收的信号源电压,U0为第一运算放大器输出电压;

步骤三:将步骤二中的电压信号接入一个放大运算电路,该放大运算电路为第二运算放大器,将U0等比例地放大;

步骤四:再将步骤三中的放大信号接一个反相器,得到正的较大的易于观察的电压;

步骤五:振动幅度监测的报警模块是从单相桥式整流电路中接出,再与一个电压比较器相连,将反相过的电信号接入显示屏,显示屏显示振动源的振动情况;同时将反相过的电信号接到单相桥式整流电路中,使该信号全都处于坐标的上半轴;

步骤六:将步骤五中的整流信号输入电压比较器的正相,当该信号大于比较信号时,比较器输出正的饱和电压值,当整流信号小于比较信号时,比较器输出负的饱和电压值;当输出的是正的饱和电压时,报警器报警。

2.根据权利要求1所述的一种检测单一方向振动的振动检测方法,其特征在于:所述步骤一中振动传递装置移动时,振动量为Δx,振动传递装置将该振动量传递至振动放大装置的液体包,设该液体包的横截面积为s,液体包的形变导致液柱的升降h,液位玻璃管的横截面积为s1,则可以得到Δx与h的关系式为:振动传递装置移动压迫液体包内的液体进入液位玻璃管,液位玻璃管内的液面升高,同时也导致设置于液位玻璃管内的振动量‑电容信号转换装置电容间隙内的液位变化,当振动测量时,液位玻璃管内的液位为H,不锈钢管与同轴绝缘导线构成的金属圆柱形电容器之间存在电容CH,其电容量为:当可振动源振动时,不锈钢管与同轴绝缘电线之间存在电容C'H:

对应振动量Δx,电容C”H为:

3.根据权利要求1所述的一种检测单一方向振动的振动检测方法,其特征在于:所述步骤三中,所述第二运算放大器为比例运算放大器,放大公式为:接入第二运算放大器后的放大倍数为 倍,式中,Rf和R2均为第二运算放大器的反馈电阻。

4.根据权利要求1所述的一种检测单一方向振动的振动检测方法,其特征在于:所述比较信号为电压信号,所述比较信号的大小为许用振动量对应的电压。

5.一种根据权利要求1所述的检测单一方向振动的振动检测方法的检测系统,其特征在于:振动检测方法所用的振动检测系统包括振动传递装置、振动放大装置、振动量‑电容信号转换装置、电容‑电压信号转换放大装置、显示电信号的显示器模块、对振动幅度监测的报警模块和电源模块;

所述振动传递装置包括支撑盘、长直连杆、弹簧、导向盘和推盘,所述的支撑盘与振动源连接,所述长直连杆的两端分别连接所述支撑盘和所述推盘,所述长直连杆上还套设导向盘,导向盘与长直连杆、支撑盘、推盘组成一个移动副;所述弹簧套设于所述长直连杆外侧,所述弹簧的两端分别连接所述支撑盘和所述导向盘;

所述振动放大装置包括液体、液体包、液位玻璃管和橡胶软管,所述液体存放于所述液体包的内部,所述液体包安装在振动传递装置中的所述推盘下方,所述液体包与所述液位玻璃管通过所述橡胶软管连接,所述液位玻璃管沿竖直方向设置;

所述振动量‑电容信号转换装置包括不锈钢管、绝缘导线和第一运算放大器,所述绝缘导线沿不锈钢管的中轴线设置,所述不锈钢管与所述绝缘导线之间留有电容间隙;所述振动量‑电容信号转换装置还依次连接电容‑电压信号转换放大装置、显示电信号的显示器模块,所述电容‑电压信号转换放大装置还连接所述报警模块。

6.根据权利要求5所述的一种检测单一方向振动的振动检测方法的检测系统,其特征在于:所述电容‑电压信号转换放大装置包括第二运算放大器和反相器,所述第二运算放大器连接所述第一运算放大器的输出端,所述反相器连接报警模块。

7.根据权利要求6所述的一种检测单一方向振动的振动检测方法的检测系统,其特征在于:所述反相器和所述报警模块之间还连接电压比较器。

8.根据权利要求5所述的一种检测单一方向振动的振动检测方法的检测系统,其特征在于:所述液体包的端面面积与推盘的端面面积大小相等。

9.根据权利要求5所述的一种检测单一方向振动的振动检测方法的检测系统,其特征在于:所述导向盘上预留通孔,长直连杆设置于所述通孔的内部,通孔的孔壁上还设有沿长直连杆中心轴线方向设置的气孔。