[发明专利]一种矿用振动加速度传感器信号调理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动信号传感器信号调理装置，特别是涉及一种煤矿用振动加速度传感器信号调理装置。

背景技术

煤炭是世界上存储量最多的化石燃料，我国作为世界上最大的煤炭消费国和生产国。煤炭作为我国的主要能源，其在能源结构中占比70%，在目前以及未来相当长的时间内，其仍将在能源结构中占据主导地位，预计到2050年仍将占一次性能源生产消耗的50%以上。

随着经济的发展，我国对煤炭的需求将会不断的增加，同时对煤矿提出了更高的要求。目前煤矿正向着“采掘机械化、运输直通化、矿井自动化、矿井信息化”四个方向发展，对煤矿设备提出了更高的要求。但由于我国矿井自然条件的多样性和不可预见性等原因，急需加强煤矿大型生产设备的检测与监测方面研究，使得煤矿能够向着高产高效、智能化、机械化方向发展。

目前国内很多煤矿以及科研单位都已经认识到了煤矿井下设备状态信号获取的重要性，但是由于煤矿井下设备的状态信号的获取还受到很多方面的制约，主要制约因素为：

（1）、煤矿井下的实际环境恶劣

煤矿井下的实际环境是制约煤矿井下设备状态信号获取的首要因素。对于煤矿井下潮湿多粉尘甚至是高瓦斯的环境，所有应用于煤矿井下设备信号采集的传感器和调理驱动装置设计都必须能够适应井下的恶劣条件。

（2）、设备状态信号的种类繁多

煤矿井下设备工作状态信号具有多样性，主要包括：电流、电压、温度、振动和压力等信号。目前，煤矿井下大多数信号都有可用的传感装置进行获取。

振动监测和故障诊断技术及其应用在其他领域已经相当成熟，但由于缺乏矿用振动信号传感装置，煤矿井下设备的振动信号无法获取，使得振动监测技术无法在煤矿井下的设备管理和监测中得以应用。

综上所述，由于煤矿井下恶劣的生产条件和环境对传感器提出了很高的要求，煤矿井下大型设备的各类状态信号的获取具有很大的难度，至今尚未有适用于煤矿井下设备振动传感信号调理装置，其他领域成熟的振动监测与故障诊断技术难以在煤矿井下设备中进行开展和推广应用。因此，煤矿急需可对井下设备振动进行监测的传感装置。

目前，公知的振动加速度传感器信号调理装置主要是指用于振动加速度传感器驱动的驱动装置，主要应用于非煤矿的工作环境。用在煤矿井下的测振传感器主要是拾取井下机电设备工作状态下的振动信号，以便对设备状态进行日常管理，尤其是在设备发生故障时，能够有效地记录特殊状态下的振动信号，便于故障的分析和诊断。

一般应用的加速度振动传感器的信号调理装置并不能满足国家煤安认证技术要求。

本专利根据煤安认证技术要求，对加速度传感器信号调理装置进行设计，使其达到煤安认证标准。

本专利研制的意义主要有：

（1）、研制了一种矿用振动加速度信号调理装置，使得煤矿井下设备振动信号的获取成为可能；

（2）、通过研制的信号调理装置可以获得大量的现场数据，为煤矿井下设备健康诊断的研究提供了第一手的资料；

（3）、为煤矿的自动化、信息化、智能化的实现提供了基础数据的采集装置。

发明内容

本发明的主要目的在于，设计发明一种矿用加速度传感器信号调理装置，解决了煤矿井下之前遇到的无振动传感器可用的难题，实现了煤矿井下设备振动信号的获取。

本发明是这样实现的：一种矿用振动加速度传感器信号调理装置，包括加速度传感器和信号调理装置两大部分。加速度传感器依次由振动加速度传感器、固定装置和矿用电缆组成；信号调理装置由信号输入端口、信号调理电路板、供电模块、装置壳体、信号输出端口组成。其中，信号调理板由传感器激励电路、去耦电路、滤波电路、一级积分电路、放大电路、二级积分电路、放大电路组成；供电模块由电池和电池保护模块组成。

矿用振动加速度传感器信号调理装置的信号拾取与调理过程如下：振动加速度传感器通过固定装置固定到测点上，振动加速度传感器在信号调理装置激励电路的驱动下，将振动信号转化为电信号。然后，把振动加速度传感器拾取的信号通过矿用电缆传输到调理装置的信号输入端口上，通过去耦电路和滤波电路后输出三路加速度信号，第一路加速度信号从信号输出端口的接头输出；从滤波电路输出的第二路信号通过一级积分电路和放大电路后被积分为速度信号从输出端口的接头输出；从滤波电路输出的第三路信号通过二级积分电路和放大电路后被双积分为位移信号从输出端口的接头输出。

本发明为了适应煤矿的工作环境对系统设备做了如下的技术措施: