[发明专利]一种基于振动传感器的起升机构变幅性能测试装置及方法

权利要求书

1.一种基于振动传感器的起升机构变幅性能测试装置，其特征在于，该测试装置包括振动传感器集成模块、监测主节点和供电模块，所述供电模块用于向振动传感器集成模块和检测主节点提供电源，所述传感器集成模块设置于起升机构上且用于采集起升机构变幅过程的振动信号，并将振动信号转化为总线信号且通过总线发送至监测主节点，所述监测主节点对接收的总线信号进行解码，并对解码后的振动信号进行分析以提取起升机构变幅过程中的运动参数；

所述运动参数包括起升机构变幅过程中的变幅角度、角速度、液压缸冲击加速度以及油缸伸出位移；

所述振动传感器集成模块包括

振动传感器，通过纳米胶带吸附在起升机构旋转面上，用于获取起升机构变幅过程中的振动信号，并将振动信号转换为数字信号且发送至硬件滤波电路；

硬件滤波电路，集成于振动传感器上且用于对接收的数字信号进行第一次滤波处理，并将滤波后的数字信号发送至控制器；

控制器，用于对接收的滤波后的数字信号进行第二次滤波处理，并将滤波后的数字信号发送至第一总线收发器；

第一总线收发器，用于根据设定的总线协议对接收的数字信号进行转化为总线信号，并将总线信号通过总线发送至监测主节点上；

所述监测主节点包括

第二总线收发器，用于接收第一总线收发器发送的总线信号且进行解码，转换为振动信号且发送至微处理器；

微处理器，用于对接收的振动信号进行趋势项分析以提取起升机构变幅过程中的变幅角度、角速度以及液压缸冲击加速度；并基于几何关系，计算油缸的伸出位移；

提取起升机构变幅过程中的变幅角度、角速度以及液压缸冲击加速度过程为：

采用多项式最小二乘法对其振动数字信息进行分析，z向加速度a_z为离散信号，可表示为a_zk；其中，k＝1，2，3…，n，假定加速度趋势项满足多项式，表示为：

其中，k＝1，2，3，…，n；确定的各待定系数a_j；其中，j＝0，1，2，3，…，m，使得与离散信号a_zk的误差的平方和最小，即：

满足E有极值的条件为：

其中，i＝0，1，2，3，…，m；依据E对a_i求偏导，可以产生m+1元线性方程组：

求解公式四，可得出m+1各待定系数a_j；其中，j＝0，1，2，3，…，m；

通过对两次滤波后的数字信号进行趋势项分析，采用m多项式进行拟合，获取与时间相关的振动加速度趋势项；

起升机构变幅过程中振动加速度趋势项信号是直接反应起升机构变幅过程中角度变化的，因此，基于振动加速度的趋势项信号，实现对变幅角度和角速度的提取：

变幅角度表示为：

变幅角速度信息可表示为：

2.根据权利要求1所述的一种基于振动传感器的起升机构变幅性能测试装置，其特征在于，所述振动传感器集成模块可设置多个且均固定于起升机构旋转面上，通过总线与监测主节点连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于振动传感器的起升机构变幅性能测试装置，其特征在于，所述总线采用CAN总线、RS232总线、485总线及flexry总线中任意一种。