[发明专利]基于电流模式的轴承故障诊断用共振解调器

说明书

技术领域

本发明涉及轴承的测试装置技术领域，尤其涉及一种测量精度高的基于电流模式的轴承故障诊断用共振解调器。

背景技术

现代工业生产普遍朝着连续化、高速化和自动化等高度现代化方向发展，这样发展的必然结果使得现代生产体系的规模越来越大，生产系统的功能越来越强，机械性能指标越来越高，设备的组成越来越复杂。对大型机械设备的关键运动部件进行在线监测、故障诊断和故障预报就显得十分必要。我们在轴承故障诊断课题的研究过程中，成功地将共振解调技术用于滚动轴承的故障诊断，电压模式的共振解调器利用了加速度传感器对冲击性故障信号的共振放大作用，使处理之后的故障特征更为明显。共振解调器需引入很强的负反馈来实现精密整流环节，不仅电路元件参数匹配要求较高而且器件的转换速率要求十分严格。受阻抗水平、转换速率和带宽等限制因素的影响，在处理微弱、高频信号时，电路会失去整流作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于电流模式的轴承故障诊断用共振解调器，所述共振解调器整流部分因工作于电流模式，可以完全克服二极管阈值电压的影响，从而可以处理微安数量级或微伏数量级的信号，在处理微弱信号时，仍能呈现良好的线性整流特性，结果明显优越于电压模式的同类电路，滤波部分采用同样的电流传送器能够实现中心频率和品质因数的独立可调，由于器件的一致性使得整体电路易于集成化。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于电流模式的轴承故障诊断用共振解调器，其特征在于所述共振解调器包括：高Q带通滤波器、包络峰值检波器以及抗混频滤波器；所述高Q带通滤波器的输入端接加速度传感器，高Q带通滤波器经包络峰值检波器与抗混频滤波器的输入端连接，抗混频滤波器的输出端接采集仪，所述高Q带通滤波器、包络峰值检波器以及抗混频滤波器采用电流传输器对电流信号进行采集和处理；

轴承冲击性的故障信号在加速度的安装揩振频率处得到了大幅度加强，经过高Q带通滤波器后，保留下故障成分比较大的信号，而常规的干扰噪声由于其多分布在低频段内而得以消除，其中通带中心频率与加速度传感器的安装谐振频率一致；然后，冲击性的故障信号在经过包络检波器后，得到一个相当于放大并拓宽的脉冲串；最后，该信号经抗混频滤波器剔除残余的较高频率的干扰噪声输入给采集仪进行处理。

进一步的，所述高Q带通滤波器的电流输入端第一路与电流传输器U1的电流输出端连接，第二路经电阻R2接地；电流传输器U1的电流输入端经电容C1接地，电流传输器U1的电压输入端分为两路，其中第一路经电阻R1接地，第二路与改进型电流传输器U2的正向电流输出端连接，改进型电流传输器U2的电流输入端经电容C2接地；电流传输器U1的电流输入端、改进型电流传输器U2的电压输出端和反向电流输出端连接，连接后的结点为高Q带通滤波器的输出端。

进一步的，所述包络峰值检波器的输入端为电流传输器U3的电压输入端；电流传输器U3的电流输出端分为两路，第一路经二极管D1和电源V1接地，第二路经二极管D2和电阻R4接地；电流传输器U3的电流输入端经电阻R3与电流传输器U4的电流输入端连接，电流传输器U4的电压输入端接地，电流传输器U4的电流输出端分为两路，第一路经二极管D4和电源V2接地，第二路经二极管D3接二极管D2与电阻R4的结点，所述二极管D2与电阻R4的结点为包络峰值检波器的输出端。

进一步的，所述抗混频滤波器的输入端依次经电阻R5和电阻R6接电流传输器U5的电压输入端，电流传输器U5的电压输入端经电容C3接地，电流传输器U5的电流输出端接地，电流传输器U5的电流输入端经电容C4接电阻R5和电阻R6的结点，电流传输器U5的电流输入端为抗混频滤波器的输出端。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述共振解调器整流部分因工作于电流模式，可以完全克服二极管阈值电压的影响，从而可以处理微安数量级或微伏数量级的信号，在处理微弱信号时，仍能呈现良好的线性整流特性，结果明显优越于电压模式的同类电路，滤波部分采用同样的电流传送器能够实现中心频率和品质因数的独立可调，由于器件的一致性使得整体电路易于集成化。

通过以上分析可以得知，所述共振解调器能够有效地去除低频干扰噪声，提取轴承冲击性故障信号，提高滚动轴承信号的信噪比、降低信号的失真度，能够凸显轴承的故障特征。由于基于电流模式的共振解调器作为信号的调理单元来提取轴承故障信号、排除干扰噪声，使得后续的A/D采样过程和微处理器分析故障更精确，易于实现滚动轴承工况的在线监测。 

附图说明