[发明专利]一种检测振动冲击的广义共振复合传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动检测用传感器，特别是一种以电压输出信号、并可同时实现温度数字化监测的检测振动冲击的广义共振复合传感器，属于设备故障诊断技术的信号检测技术范畴，主要用于机械故障冲击和测点温度检测。

背景技术

感应振动的传感器已经成为检测各类运转机械设备运转状况是否正常的重要手段之一。1998年以来，本发明人为通过检测机械设备的振动、冲击和温度以正确检测机械设备运行故障而提出了许多有关复合传感器专利方面的专利技术方案：

复合传感器(CN98230758.6)，

多信号调理电路与复合传感器及其后续检测仪(CN00105992.0)，

温度振动数模复合传感器(CN01233313.1)，

一种同时检测水平振动和垂直振动与冲击的复合传感器(200720062217.0)，

一种磁性安装的振动冲击传感器(200710036156.5)等。

包括这些专利技术在内的故障检测传感器，其检测振动的传感器通常设计为与机器的接触面是与传感器轴线垂直的平面，在传感器底面和机器的表面钻有相同的螺孔，典型尺寸为M5，两者通过专用的双头螺栓连接。为了安装可靠，传感器应当自带安装螺栓，螺纹的尺寸不宜小于M8；但太大的螺纹尺寸又会引起传感器体积大的问题及妨碍冲击信号传递的问题，因此螺纹的最大尺寸为不大于M16。为了减小传感器的体积，传感器的内部安装的敏感振动的特别是敏感冲击的振动冲击压电敏感组件2的尺寸，不得不设计为直径很小的组件，例如其直径一般不得大于10mm。于是出现了如图3所示的经典传感器底座与机器面平面接触使冲击波不能全部到达敏感组件问题：由于连接螺栓不能或不利于传递冲击，而经典传感器底部的敏感面除去螺纹占据的面积后，仅剩下很小的圆环面，不利于传递冲击信号；特别是该圆环的内径(当使用M8~M16螺纹时)大于8~16mm，由于冲击纵波只能沿着传感器与机器接触面的法线方向辐射，并向传感器传播，将会造成部分冲击纵波在传感器底座1-1中与振动冲击压电敏感组件2旁边擦边而过，使得振动冲击压电敏感组件2虽然能够感受传感器随机器的振动，却不能有效真实地敏感冲击。

同时，在解决冲击检测的技术途径方面尚未说明解决耦合机械冲击信号的能力问题、敏感冲击的技术途径的问题以及信号调离的可靠性和归一化等系统问题。

发明内容

本发明的目的：旨在提出一种更有利于接收被测机器产生的振动冲击波的复合传感器，不仅检测振动，而且以传感器底座的锥面耦合机械冲击纵波并以广义共振变换技术检测所感受到的机器冲击，或者同时还检测机器的感应温度，并对振动冲击进行归一化后叠加输出，具有优秀的可靠性和性能价格比。

本发明是以如下方式实现的。

这种检测振动冲击的广义共振复合传感器，含有外壳1、在外壳内安装的振动冲击压电敏感组件2、电子调理器3，输出电缆5及归一化电路6及连接螺栓9；外壳1通过其底座1-1下部自带的连接螺栓9安装到被检测的机器上，安装在底座上的振动冲击压电敏感组件2和安装在连接螺栓9中部的温度敏感器件4敏感到的机器受振动冲击后输出的电荷信号和温度信号连接到内部的电子调理器3，电子调理器3输出的振动、冲击电荷信号和温度信号经过电缆5接到归一化电路4，经过归一化调节后输出；其特征在于：

A、上部设置振动冲击压电敏感组件2的基座1-1通过其自带的连接螺栓9施加拉紧力，以使基座通过连接螺栓上部的凸台锥面7与机器上加工的传感器安装螺孔的外表面的锥面紧密吻合，把机器内部的故障冲击形成的纵波耦合到凸台锥面7，进而通过凸台锥面将冲击纵波传递到振动冲击压电敏感组件2的安装面，再传递到振动冲击压电组件2；

B、振动冲击压电敏感组件2设计为既敏感振动，又能对机械冲击具有广义共振响应的机械二阶系统，机械二阶系统受振动激励而发生振动和受冲击纵波激励而发生广义共振，在其中质量块上产生惯性力，作用于其所含有的压电敏感器，压电敏感器输出相应的电荷，实现机电转换；

C、在传感器外壳1的基座1-1中安装的电子调理器3将压电敏感器产生的相应电荷转换为电压，经过电缆5送到归一化电路6进行归一化后输出。

根据以上技术方案提出的这种该检测振动冲击的广义共振复合传感器，不仅检测振动，而且以广义共振变换技术检测机器受到的冲击，或者同时还检测机器的温度，并将压电敏感器受振动和冲击广义共振激励产生的相应电荷转换为电压信号输出，并对振动冲击电压信号进行归一化后叠加输出。因而具有优秀的可靠性和性能价格比，通过大量的工程试验证明了它的可行性和新颖性。