[发明专利]六面顶液压机健康监测方法及系统

摘要

本发明提出了六面顶液压机健康监测方法及系统，监测系统包括顺序连接的电源管理模块、信号处理模块和远程监测模块；信号处理模块包括应变检测模块、信号调理模块、微处理器、存储模块和无线数据传输模块；应变检测模块包括应变采集片、桥式补偿电路、电子开关；信号调理模块包括通道放大器、滤波器及A/D转换器；远程监测模块安装在远程监控室通过无线数据传输模块获取测试数据。本发明基于应变电测法和现代无线传输技术实现六面顶液压机健康在线监测的目的，具有以下有益效果：能够精确获取微弱应变信号的数据，具备在线监测、实时显示、记录设备使用状况、预测实际工况中设备疲劳寿命，防止重大、恶性事故发生，减少损失。

主权项

1.一种六面顶液压机健康监测系统，其特征是：包括电源管理模块、与电源管理模块连接的信号处理模块和与信号处理模块连接的远程监测模块；其中：信号处理模块包括微处理器和分别与微处理器连接的应变检测模块、信号调理模块、存储模块和无线数据传输模块；应变检测模块与信号调理模块连接，应变检测模块包括相连接的应变采集片、桥式补偿电路、电子开关；信号调理模块包括相连接的通道放大器、滤波器及A/D转换器；所述电源管理模块由工业交流电提供电源，通过电源转换模块和电压基准源转换，得到稳定可靠的电路电压为信号处理模块供电；远程监测模块包括上位机软件、显示器、存储器和打印机；所述桥式补偿电路为温度补偿片、两个高精度低温漂电阻以及多个应变片并联而成的工作应变片连接组成的单臂半桥电路；工作应变片的每个应变片与所述电子开关连接，构成多通道微弱应变信号采集区，由电子开关控制每个通道的工作状态，每个多通道微弱应变信号采集区由电压基准源通过三极管扩流后的电量作为供桥电源，并焊接在应变采集片上；所述应变采集片由与六面顶液压机相同材质35GrMo制成，厚度0.2~3mm，贴设在六面顶液压机应力集中位置，随六面顶液压机应力集中区发生相应应变；所述电压基准源与桥式补偿电路输入端通过三极管扩流连接；桥式补偿电路的工作应变片与电子开关输入端通过线路连接；电子开关输出端通过微处理器I/O口与通道放大器、滤波器、A/D转换器顺序连接；所述应变检测模块通过所述应变采集片贴在六面顶液压机应力集中位置；电源管理模块与信号处理模块通过线路连接，远程监测模块与信号处理模块通过无线数据传输模块通信；所述微处理器选用单片机，存储模块选用SD卡，显示器选用LCD显示器，电压基准源采用MAX6175，电子开关采用CD4053，通道放大器采用精密仪表运放INA114，滤波器采用RC滤波器，A/D转换器采用多通道、高精度24位AD7710转换芯片；其监测方法，包括如下步骤： (A)初始化六面顶液压机健康监测系统；(B)应变检测模块采集每组应变采集片上对应工作应变片测试点微弱应变信号，并转换为控制在一定误差范围内的电压信号；(C)信号调理模块将电压信号进行增益、滤波、A/D转换，进而微处理器控制存储模块存储数据，同时控制电子开关切换每组所述应变采集片对应工作通道，返回步骤（B）执行操作，依次循环下去；(D)微控制器控制无线数据传输模块定时读取存储模块数据，发送至远程监测模块以及等待下一次定时读数；(E)远程监测模块通过私有固定IP地址与所述无线数据传输模块建立广域连接，进行数据信号、控制信号通信；接收数据、分析数据、存储数据，同时根据数据绘制通道应变‑时间历程曲线图以及通过打印机打印分析结果；(E1)上位机软件根据数据信号分析设备使用状况以及预测实际工况疲劳寿命，存储数据信号和分析结果，同时LCD显示器显示通道应变‑时间历程曲线图与预期疲劳寿命值；(E2)上位机软件根据通道应变‑时间历程曲线图中数据，对比设定应变阈值、频繁加载次数阈值；若通道应变值大于设定应变阈值，则进行步骤(E3)，同时远程监测模块存储该通道应变值及时间，并通过无线数据传输模块向微处理器发送应变反馈信号，微处理器执行第一警报；若通道应变值小于应变阈值，则返回步骤（E）执行；(E3)通道应变值大于应变阈值，则上位机软件绘制加载次数‑时间历程曲线图；若加载次数大于设定频繁加载次数阈值，则远程监测模块存储该加载次数‑时间历程曲线图分析结果，并通过无线数据传输模块向微处理器发送频繁加载次数反馈信号，微处理器执行第二警报；若加载次数小于设定频繁加载次数阈值，则返回步骤（E）执行。