[发明专利]基于微型传感器的旋转机械角域振动信号获取装置和方法

说明书

本发明提出了一种基于微型传感器的旋转机械角域振动信号获取装置和方法，包括如下步骤：S1，通过加速度传感器采集旋转机械齿轮振动加速度信号，并将所得信号经过线性相位滤波器进行滤波；S2，对滤波后信号进行群延迟修正，获取低频转速信号数据和高频振动加速度信号数据；S3，通过希尔伯特变换得到该加速度传感器的瞬时角位置参考信号数据，对高频振动加速度信号数据进行重采样，得到角域振动加速度信号值。获取的角域信号不受内部振动传递路径的影响，对转子故障更加敏感，为旋转机械故障的预示与诊断提供了新的途径。

技术领域

本发明涉及机械传动领域，尤其涉及一种基于微型传感器的旋转机械角域振动信号获取装置和方法。

背景技术

旋转机械广泛应用于电力，石化，冶金，煤炭，核能，制造，航空，军事等工业，是生产中的关键设备。然而，由于许多无法避免的因素的影响，旋转构件容易出现各种故障，引起机械设备事故，甚至造成巨大的经济损失与人员伤亡，产生严重的社会影响。旋转机械在运行过程中，转速往往发生变化，由此导致产生的振动信号非平稳，为早期故障的正确识别和预示带来了困难。

以旋转构件角位置为横坐标的角域振动信号可以克服转速波动对信号平稳性带来的影响。目前，针对旋转机械角域振动信号的获取方法，国内外学者已经进行了大量的研究工作。

一些学者提出硬件阶次跟踪方法，为旋转机械安装转速计，通过鉴相装置与频率合成器实时调整振动信号采样频率，使其与参考轴转速变化一致，采集到的信号即为角域信号。

另一种为计算角域重采样方法，为旋转机械安装旋转编码器，同步采集编码器脉冲与振动加速度信号，再根据脉冲信号中包含的角位置信息对振动信号进行二次采样，得到角域信号。

前述方法都需要额外安装转速计或旋转编码器，而在一些场合中不具备安装此类额外传感器的条件，故此时前述角域振动信号采集方法不适用。同时，传统的角域振动信号获取方法将加速度传感器固定于机器壳体或轴承座上，旋转构件发生故障时，故障振动信号经复杂的传递路径传播至传感器位置时，振动能量已明显衰减，故障特征无法有效提取。所以亟需本领域技术人员解决相应的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于微型传感器的旋转机械角域振动信号获取装置和方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种基于微型传感器的旋转机械角域振动信号获取装置，包括：加速度传感器安装在旋转机械齿轮的径向，所述旋转机械齿轮安装加速度传感器的位置设置凹槽，将所述加速度传感器放入凹槽中，所述加速度传感器信号输出端连接滑环转子端，滑环定子端连接信号采集仪器的信号接收端，所述滑环定子端安装在旋转轴上，所述旋转机械齿轮圆心处开设键槽，所述旋转轴从旋转机械齿轮的圆心处穿出。

所述的基于微型传感器的旋转机械角域振动信号获取装置，优选的，还包括滑环；

所述滑环转子端套在旋转轴上，所述滑环定子端连接信号采集仪器。

所述的基于微型传感器的旋转机械角域振动信号获取装置，优选的，所述加速度传感器为单轴微型加速度传感器。

所述的基于微型传感器的旋转机械角域振动信号获取装置，优选的，所述旋转机械齿轮径向内侧或者外侧安装加速度传感器。

本发明还公开一种基于微型传感器的旋转机械角域振动信号获取方法，包括如下步骤：

S1，通过加速度传感器采集旋转机械齿轮振动加速度信号，并将所得信号经过线性相位滤波器进行滤波；

S2，对滤波后信号进行群延迟修正，获取低频转速信号数据和高频振动加速度信号数据；

S3，通过希尔伯特变换得到该加速度传感器的瞬时角位置参考信号数据，对高频振动加速度信号数据进行重采样，得到角域振动加速度信号值。