[发明专利]一种基于超声信息的便携式旋转轴承故障诊断装置

说明书

技术领域

本发明涉及工业设备检测仪器领域，特别涉及一种基于超声信息的便携式旋转轴承故障诊断装置。

背景技术

在旋转机械的各类零部件中，轴承是使用广泛又易损坏的关键部件，对轴承进行状态监测与故障预测对旋转设备的运行维护具有重要的意义。

目前，市场上检测轴承故障的设备主要是采用“听”轴承运转声音或通过轴承振动来检测轴承故障。中国专利公告号CN201514273U，公告日2010年6月23日，名称为一种带听力保护的机械故障听诊器，该申请案公开了一种带听力保护的机械故障听诊器，通过信号调理电路将机械运转传出的声音处理。其优点是成本低，易于操作，保护使用者听力。其不足之处是使用者无法准确的了解故障程度，而且不同人使用对机械设备的故障判断会因为主观因素判断不同，导致机械设备无法及时准确的检修。中国专利公开号CN201402476Y，公开日2010年2月10日，名称为振动机械随机监控装置，该申请案公开了一种冶金、矿山、钢铁、水泥和其它行业采用多台振动设备使用的振动机械随机监控装置，该设备通过振动传感器，检测振动机械运转机械波，对振动机械的振幅、频率、系统固有频率、运动轨迹、振动方向角和动态应力等参数的采集分析，显示和打印。其优点是可以检测多台设备，安装方便，能及时报告故障信息。其不足之处是通过振动传感器采集的是设备的加速度信息，而设备的故障一旦通过加速度信号表现出来，通常已到故障的中后期，停机大修往往已不可避免。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供一种基于超声信息的便携式旋转轴承故障诊断装置，根据机械轴承运转产生的超声波信号，获取轴承的润滑和磨损信息。

为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于超声信息的便携式旋转轴承故障诊断装置，该检测装置包括：超声传感器、信号调理电路装置、A/D转换电路、ARM Cortex-M3处理器、功能按键模块、数据显示器和存储模块；超声传感器用于实时检测被监测轴承的超声波信号，并将所检测的超声波信号输入给信号调理电路装置，信号调理电路装置负责处理输入的超声信号，然后将信号输入给A/D转换电路，信号经模数转换后输入给ARM Cortex-M3处理器，功能按键模块与ARM Cortex-M3处理器连接，它能够选择满足检测需要的采样频率，同时能够控制切换实时波形、统计直方图波形和频谱图，信号经由ARM Cortex-M3处理器处理后，通过数据显示器显示波形同时将数据存储在存储模块。

更进一步，设置一复位电路与ARM Cortex-M3处理器连接。当本发明出现异常情况时，可通过该复位电路，使本发明重新工作。

所述的信号调理电路装置包括前置放大电路、带通滤波电路、可调放大电路、包络检波电路；前置放大电路可将采集到的微弱的超声信号进行放大，带通滤波电路可将对判断机械轴承运转状况无关的噪声滤除，可调放大电路可根据不同机械设备，调节采集到电压信号的大小，包络检波电路用于对频率较高的超声波进行降频处理。本发明的ARM Cortex-M3处理器的A/D采集可通过功能按键模块切换选择的采样频率有5Khz、10Khz、50Khz、100Khz、200Khz、500Khz、1Mhz，采样频率多样可满足不同机械设备的需要。

本发明采用实时波形与直方图和频谱切换的方法对采集到的超声波信号进行直观的分析。对于实时波形的显示，可方便直观地观察到机械轴承运转的实时波形。对于直方图显示，根据直方图的形状、图形偏转方向，可清楚地了解机械轴承的润滑和磨损情况。对于频谱图显示，通过频谱图可识别轴承具体的故障位置。三者相互辅助，通过功能按键模块切换观察，保证检测结果的准确性。

本发明通过计算采集到的超声波信号的均方根值与峭度值，并通过这两个数值与实时波形、直方图和频谱图辅助的比较和分析，保证检测结果的准确性。

本发明采用ARM Cortex-M3处理器作为系统核心处理器，既可以将检测结果在LCD上进行数据、波形显示，同时因具有数据保存的功能，可供技术人员进一步分析，生成润滑、磨损检测和故障诊断报告。

由于采用上述技术方案，本发明提供的一种基于超声信息的便携式旋转轴承故障诊断装置，与现有技术相比具有这样的有益效果：