[发明专利]基于信号和环境激励的传感器故障诊断系统和诊断方法

权利要求书

1.一种基于信号和环境激励的传感器故障诊断系统，其特征在于：包括电信号激励模块、信号和环境激励控制模块、信号分析及故障诊断模块、故障显示模块、综合环境试验箱；

所述电信号激励模块产生作用于传感器变送单元的电信号，并将这些电信号输入给相应的传感器变送单元；

一个或多个传感器变送单元置于所述综合环境试验箱中；

所述综合环境试验箱用于提供一种或多种测试环境，作用于传感器变送单元；

所述信号和环境激励控制模块分别与电信号激励模块、综合环境试验箱、信号分析及故障诊断模块相连，作为核心控制器向电信号激励模块发出被测传感器变送单元试验电信号的图谱，同时将上述电信号图谱发送给信号分析及故障诊断模块；信号和环境激励控制模块还向综合环境试验箱发出试验指令，包括各测试环境所对应的试验曲线；

信号分析及故障诊断模块分别与传感器变送单元和故障显示模块连接，接收被测传感器变送单元发出的实际电压信号，同时根据信号和环境激励控制模块发来的电信号图谱计算出被测传感器变送单元理想电压信号；最后将实际接收到的电压信号与理想电压信号进行比较并判断传感器变送单元是否发生故障，并将分析判断结果输送至故障显示单元；

所述故障显示单元用于显示传感器变送单元的识别结果、故障时刻、故障数据。

2.如权利要求1所述的基于信号和环境激励的传感器故障诊断系统，其特征在于：

电信号激励模块产生的电信号包括电阻信号、电流信号、电压信号，电阻信号的范围为0.002～20MΩ，电流信号为0～20mA，电压信号为-1999～+1500mV。

3.如权利要求1所述的基于信号和环境激励的传感器故障诊断系统，其特征在于：

综合环境试验箱能够提供温度、湿度、振动、腐蚀气体四种测试环境，相应地，信号和环境激励控制模块向综合环境试验箱发出的试验指令包括温度、湿度、振动、腐蚀气体的试验曲线。

4.如权利要求3所述的基于信号和环境激励的传感器故障诊断系统，其特征在于：

综合环境试验箱提供的温度范围为-80～150℃，湿度范围为0～95%RH，振动频率为5～2500Hz，腐蚀气体为Cl₂、SO₂、H₂S或NO₂中一种或多种。

5.如权利要求1所述的基于信号和环境激励的传感器故障诊断系统，其特征在于，所述信号分析及故障诊断模块包括：

第一接口，与被测传感器变送单元连接，接收被测传感器变送单元在电信号激励模块输出的电信号激励下产生的实际电压信号，并传递给比较单元；

第二接口，与信号和环境激励控制模块连接，接收信号和环境激励控制模块发出的被测传感器变送单元试验电信号的图谱，并传递给计算转换单元；

计算转换单元，根据上述电信号图谱以及被测传感器变送单元模型计算出被测传感器变送单元的理想电压信号，并传递给比较单元；

被测传感器模型库，库中建立有各型号传感器对应变送单元的模型和参数；

比较单元，将被测传感器变送单元产生的实际电压信号与计算而得的理想电压信号进行比较，当信号差异超过设定阈值时，判定为传感器变送单元故障；并记录发生故障时刻、故障数据。

6.一种基于信号和环境激励的传感器故障诊断方法，其特征在于，包括下述步骤：

S10.通过信号和环境激励控制模块分别向电信号激励模块和信号分析及故障诊断模块发送被测传感器变送单元试验电信号的图谱；

S20.通过电信号激励模块产生作用于传感器变送单元的电信号，并将这些电信号输入给相应的传感器变送单元；

S30.通过信号和环境激励控制模块向综合环境试验箱发出试验指令，控制综合环境试验箱产生所需的测试环境，作用于置于综合环境试验箱内的被测传感器变送单元；

S40.被测传感器变送单元在电信号激励模块输出的电信号激励下产生实际电压信号；被测传感器变送单元同时承受测试环境的作用；

S50.通过信号分析及故障诊断模块，根据信号和环境激励控制模块发来的电信号图谱计算出被测传感器变送单元理想电压信号；最后将实际接收到的电压信号与理想电压信号进行比较并判断传感器变送单元是否发生故障，并将分析判断结果输送至故障显示单元。