[发明专利]旋转部件健康监测系统及机车

说明书

旋转部件健康监测系统及机车，包括无线无源传感器、信号收发模块及控制器，无线无源传感器被设置为受到激励信号后产生回馈信号，且该回馈信号所含信息随旋转部件的工作参数的变化而变化，无线无源传感器设置于旋转部件上，信号收发模块设置于固定部上，当旋转部件检测系统对旋转部件进行健康监测时，控制器控制信号收发模块向无线无源传感器发射激励信号，无线无源传感器在接到信号收发模块到的激励信号后，反馈回馈信号，信号收发模块接收该回馈信号，并将该回馈信号传递至控制器，控制器根据该回馈信号得出旋转部件的工作参数。该健康监测系统能够较为容易地对旋转部件的健康状况进行监测。

技术领域

本发明涉及旋转部件健康监测领域，尤其是一种旋转部件健康监测系统及机车。

背景技术

旋转部件是机械装置中常用的部件，例如电机的转轴、车轮的转轴、齿轮的转轴、可旋转的叶片等，为了更稳定的工作，需要得到旋转部件的健康状态(例如表面应力、温度、加速度)反馈给控制部件，但是由于其工作状态处于一直处于旋转中，旋转部件在旋转中的健康状态的检测成为急需解决的问题。

在一种具体场景中，随着“一带一路”及“中国制造2025”国家战略的实施，高速机车国际市场竞争日趋激烈，除了线路、车辆设计、制造、集成等方面需要先进技术与性价比的竞争力之外，车辆系统稳定性与安全性越来越受到重视，车辆系统及轮轴等关键部件健康状态维护与保持能为是评价髙速机车技术水平的重要内容。在车辆“预防周期性维修为主”向“状态维修为主”的维修模式转变大背景下，突破高速机车关键部件健康状态检测、监测与在线故障诊断技术，是提升高速机车安全保障能力的重要途径，是高速机车“状态修”修程修制设计研究的重点内容，也是高速机车智能化与持续发展的技术趋势。

对机车故障特征识别目前主要是基于对关键旋转部件处温度、加速度和应变等的监测和分析实现的。现在对这三个物理量的测量是通过有线传感器进行测量的，具体方式有两种：

(1)直接测量高速旋转部件：将传感器和相应的配套电路以有线方式连接并全部安装在高速旋转部件上，再通过无线传输实现供能和信号通信。该方案对整体电路的尺寸、性能、信号传输稳定性和可靠性提出了较高的要求，提高了设备设计制造的难度，增加了安装及后期的维护的工作量。

(2)将传感器件安装在与目标部件相连接的静态部件上，通过测量静态部件的相关参数实现对关键目标部件的故障特征识别。该监测方案受限于传感器的位置，对于运动部件出现的故障很难进行准确的识别。

以上方案都会增加机车轮轴监测的难度，或者影响获得数据的准确度，影响机车交通的安全。如何通过机车旋转部件的工作状态进行监测，以判断机车旋转部件的工作状态成为行业内的一个难题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种旋转部件健康监测系统及机车，该旋转部件健康监测系统能够较为容易地对旋转部件的健康状况进行监测。

本发明提供了一种旋转部件健康监测系统，包括无线无源传感器、信号收发模块及控制器，所述无线无源传感器设置于旋转部件上用于产生与所述旋转部件的工作参数相关的电磁信号，所述信号收发模块设置于固定部上，所述控制器控制所述信号收发模块向所述无线无源传感器发射激励信号，所述无线无源传感器在接到所述信号收发模块到的激励信号后，反馈含有与所述旋转部件的工作参数相关的电磁信号的回馈信号，所述信号收发模块接收该回馈信号，并将该回馈信号传递至控制器，所述控制器根据该回馈信号得出所述旋转部件的工作参数。

进一步地，所述信号收发模块包括第一收发天线、信号调理电路、MCU、A/D转换器及数据接口，所述第一收发天线用于向所述无线无源传感器发射激励信号，以及接收所述无线无源传感器反馈的回馈信号，所述信号调理电路将接到的所述含有频率信息的回馈信号进行滤波调理，所述A/D转换器对所述含有频率信息的回馈信号进行数模转换，然后在所述MCU的控制下，将数模转换后的信号经过数据接口发送至所述控制器。