[发明专利]一种用于轴承状态监测的圆环阵列式静电传感器

说明书

本发明属于轴承状态监测领域，公开了一种用于轴承状态监测的圆环阵列式静电传感器，包括环形阵列电极板、环形外壳以及端盖；环形阵列电极板与环形外壳底部连接，环形阵列电极板上环向设置若干电极，环形外壳上环向设置若干电路板；电路板上设置电荷电压转换电路、探针管脚、电源线以及信号传输线，探针管脚、电源线以及信号传输线均与电荷电压转换电路连接，若干探针管脚与若干电极一一对应连接；端盖与环形外壳顶部连接，端盖上开设过线孔，电源线以及信号传输线的一端均穿过过线孔位于环形外壳外部；其中，电荷电压转换电路用于通过探针管脚接收电极的感应电荷信号，并转换为电压信号由信号传输线进行传输，有效解决单电极获取信息不足的问题。

技术领域

本发明属于轴承状态监测领域，涉及一种用于轴承状态监测的圆环阵列式静电传感器。

背景技术

滚动轴承作为旋转设备中动力传递的关键部件，用于支撑旋转体如转轴、齿轮、钻头及滑轮等，并降低转动过程的摩擦，提高传动效率。由于轴承长时间连续工作于高载荷、高转速或环境恶劣的条件下，且常常伴随着高温、多尘等恶劣环境。在长年累月的工作过程中，轴承性能逐渐下降，使得轴承容易受到损伤并引发故障。有统计显示，轴承故障在旋转机械设备故障中约占30％，特别在小型旋转设备中的故障占比更是高达40％～90％。

监测信号获取是滚动轴承故障诊断与状态评估工作的基础，常用的轴承状态测信号包括：振动信号、声发射信号及油液分析等。故障信号的获取已经成为制约故障诊断技术发展的瓶颈，寻找新型的监测手段从物理场上弥补当前常规监测技术的短板已十分迫切。静电监测技术直接对滚动轴承摩擦副在摩擦、碰撞及冲击等过程中产生的电荷转移现象进行感应，避免了故障现象传播过程中的衰减及叠加干扰等情况的影响，因而具有更好的抗干扰能力。但是，目前的静电传感器通常为单静电电极，存在单静电电极获取敏感区域不足的问题，进而导致无法实现对轴承环形工作腔内的磨损过程进行全局实时监测。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中，现有静电传感器存在单静电电极获取敏感区域不足的问题，进而导致无法实现对轴承环形工作腔内的磨损过程进行全局实时监测的缺点，提供一种用于轴承状态监测的圆环阵列式静电传感器。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种用于轴承状态监测的圆环阵列式静电传感器，包括环形阵列电极板、环形外壳以及端盖；

环形阵列电极板与环形外壳底部连接，环形阵列电极板上环向设置若干电极，环形外壳上环向设置若干电路板；电路板上设置电荷电压转换电路、探针管脚、电源线以及信号传输线，探针管脚、电源线以及信号传输线均与电荷电压转换电路连接，若干探针管脚与若干电极一一对应连接；端盖与环形外壳顶部连接，端盖上开设过线孔，电源线以及信号传输线的一端均穿过过线孔位于环形外壳外部；

其中，电荷电压转换电路用于通过探针管脚接收电极的感应电荷信号，并转换为电压信号由信号传输线进行传输。

可选的，还包括内螺纹环，内螺纹环套设在端盖与环形外壳外部，且端盖通过内螺纹环与环形外壳顶部连接。

可选的，所述环形阵列电极板上设置若干过孔焊盘，若干探针管脚分别通过若干过孔焊盘与若干电极一一对应连接。

可选的，还包括信号中继器，信号传输线穿过过线孔的一端与信号中继器连接，信号中继器同于将电压信号滤波放大后输送至监测系统。

可选的，所述信号中继器包括电源稳压单元、滤波电路和电压放大电路；电源稳压单元与电源线连接，信号传输线通过滤波电路与电压放大电路连接；与滤波电路连接的信号传输线的长度在10～20cm之间。

可选的，所述环形阵列电极板由印制电路板制作，环形阵列电极板上环向等角度设置12～16个长方形的电极，电极的长度方向的中心轴沿环形阵列电极板的径向放置，电极的宽度为2～4mm，电极的长度上下边界均距离环形阵列电极板边缘至少4mm。