[发明专利]一种可变结构柔性振动变送器及其控制方法

说明书

本发明提供了一种可变结构柔性振动变送器及其控制方法，其特征在于：该变送器在柔性印刷电路板上集成实现了全部硬件结构，其物理外形可以根据被测设备外形而改变，并且该变送器还可以自送检测被测设备特性以自适应地优化硬件结构；该变送器包含振动信号传感矩阵、智能数据处理、无线通信和显示报警功能单元，智能数据处理单元根据数据处理结果，自动改变传感矩阵、数据通信和显示报功能单元的组合；该变送器提供了一种通用的可变结构传感器，针对不同的被测设备无需重新单独开发，可以在一定程度上消除振动变送器的特异性。

技术领域

本发明涉及一种变送器及其控制方法，特别是涉及一种可变结构柔性振动变送器及其控制方法。

背景技术

在氟化工过程中，压缩机和泵等关键设备一旦出现故障，轻则停产检修，重则造成重大安全事故。目前，我国对氟化工设备缺乏有效的监测预防体系，对设备的监测存在数据完整性缺失、监测数据不准确、诊断结果不可靠和设备故障不能及时有效预防等问题。并且，氟化工过程中存在有毒、强腐蚀和易燃易爆等物质，在对设备的监测时不适合采用破坏式的安装方式。当前，只能通过定期检测的方式降低氟化工设备的故障率，并且，越到设备寿命后期检测越频繁，在增加人力成本的同时也使得检测人员人身安全受到挑战。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种可变结构柔性振动变送器，所述变送器能够根据被测设备的外形，在不破坏被测设备的结构的情况下安装到被测设备表面，对设备的运行情况进行实时监测，对设备安全状况进行实时判断，并将监测数据通过无线方式实时传输至上位机；所述变送器在实时监测过程中，可自动检测被测设备特性，自动改变自身结构。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

变送器包含可编程电源、振动信号传感矩阵、智能数据处理单元、无线通信单元和显示报警单元；

所述振动信号传感矩阵的输出作为智能数据处理单元的输入，智能数据处理单元将数据处理的结果输出至无线通信单元的输入，变送器通过无线通信单元完成与另一个或多个独立所述变送器之间的连接以及与上位机之间的连接；可编程电源由智能数据处理单元控制，分别对智能数据处理单元、无线通信单元、显示报警单元和振动信号传感矩阵中的每个振动信号传感器进行供电；

所述可编程电源、振动信号传感矩阵、智能数据处理单元和无线通信单元的硬件资源均焊接于柔性印刷电路板上；

所述可编程电源包含电池模块和在线可编程电压调节模块，所述电源模块使用电池供电并作为在线可编程电压调节模块的电源输入，在线可编程电压调节模块由数据处理单元进行配置；

所述振动信号传感矩阵包含±1g、±2g、±5g和±10g的四个量程的加速度传感器，每个传感器包含片上振动信号检测、片上振动信号调理与片上振动信号转换，振动信号检测完成对被测设备加速度信号的测量，振动信号调理完成对所得加速度信号的放大和滤波，振动信号转换完成对所得加速度信号的模数转换，最终将数字信号输出至智能数据处理单元；

所述智能数据处理单元包含数据转换、数据分析和处理结果显示，数据转换包含可编程低通滤波器、积分运算和FFT，得到被测设备运转时的时频域特征，与内置的专家库进行比较，得到被测设备当前运行状况，将运行状况通过LED灯和蜂鸣器展现出来；使用硬件描述语言将所述智能数据处理单元在FPGA内由门电路直接实现；

所述变送器使用硬件化编程，通过以下步骤改变硬件结构：

a.上电之后，首先进行硬件初始化，所述振动信号传感矩阵中所有加速度传感器均处于工作状态，并将采集到的加速度信号输出到智能数据处理单元；

b.智能数据处理单元对从振动信号传感矩阵接收到的每一路数据均进行低通滤波、积分运算和FFT，得到被测设备运转时的振动加速度、速度和位移以及频谱特征；