專利名稱：便攜式數字振動臺的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于機械振動測量儀器，屬于傳感器校準、振動測試監(jiān)測和數據采集系統(tǒng)校準領域，具體涉及一種便攜式數字振動臺。
背景技術：
機械振動傳感器廣泛應用于電力，石化，冶金，制造，航空等幾乎所有的工業(yè)部門， 且不同種類的傳感器輸出信號誤差也不同。因此，對機械振動傳感器進行輸出信號校準和靈敏度測試就能夠有效減少上述情況的發(fā)生，保證機器設備的準確安全高效運行。實際應用中，由于存在許多例如磨損等無法避免的因素，傳感器經常會出現各種故障，以致降低或失去其預定的功能，例如準確度降低或靈敏度下降，這極可能引發(fā)嚴重的事故，造成巨大的經濟損失乃至人員傷亡，產生嚴重的社會影響。

實用新型內容為了克服上述缺陷，本實用新型提供了一種簡單、高效的便攜式數字振動臺，能夠對各種類型傳感器和由傳感器組成的各種振動測試儀表、振動監(jiān)測系統(tǒng)及數據采集系統(tǒng)通過數字振動臺進行校準和靈敏度測試。本實用新型所采用的主要的技術方案是一種便攜式數字振動臺，振動體和控制電路，所述振動體設有用于安裝待測傳感器的機頭，所述控制電路包括中央處理單元，所述中央處理單元的振動控制輸出端連接D/A轉換電路，所述D/A轉換電路連接功率放大電路，所述功率放大電路的輸出端連接所述振動體的驅動電路，其特征在于所述中央處理單元設有傳感信號輸入端，所述傳感信號輸入端連接有A/D轉換電路，所述A/D轉換電路設有待測傳感器信號連接端口。所述中央處理單元可以連接有與其雙向通信的通訊電路，所述通訊電路設有符合串口通信協(xié)議的通訊接口。所述中央處理單元的控制信號輸入端可以連接有按鍵控制電路，所述按鍵控制電路的控制信號輸入端連接若干功能按鍵。所述中央處理單元的顯示信號輸出端連接有數字顯示電路，所述數字顯示電路的信號輸出端連有IXD顯示屏幕。上述任一方案中的所述振動體上還固定安裝有內置傳感器，所述內置傳感器的信號輸出端連接至所述A/D轉換電路。所述便攜式數字振動臺還可設有殼體，所述電源接口、IXD顯示屏幕、通訊接口和功能按鍵均設置在所述殼體上，所述待測傳感器的機頭的端部自所述殼體上的機頭穿設孔穿設而出。優(yōu)選地，所述預處理電路上與所述內置傳感器和待測傳感器的連接端還分別連接有內置傳感器原始信號緩沖輸出電路和待測傳感器原始信號緩沖輸出電路，所述內置傳感器原始信號緩沖輸出電路和待測傳感器原始信號緩沖輸出電路的信號輸出端分別連接有內置傳感器原始信號緩沖輸出端子和待測傳感器原始信號緩沖輸出端子，所述內置傳感器原始信號緩沖輸出端子和待測傳感器原始信號緩沖輸出端子設置在所述殼體上。本實用新型的有益效果由于設置了待測傳感器輸出信號的接入端口以及配套的傳感信號處理電路，可以在該數字振動臺上實現待測傳感器靈敏度的自動測試，只要將待測傳感器固定在機頭上并將信號輸出端接在振動臺的相應信號接入端上，中央處理單元即可自動測試待測傳感器的靈敏度和動態(tài)特性，無需另外配備檢測設備，節(jié)省了投資。由于設置了內置傳感器，中央處理單元通過內置傳感器及A/D轉換電路監(jiān)測振動體振動狀態(tài)并與設置值進行比較控制，使振動體達到穩(wěn)定的設定振動狀態(tài)，從而提供穩(wěn)定精確的振動源，使待測傳感器的測試和校準的精度和可信度更高。由于還設有帶符合串口通信協(xié)議的通訊電路，可方便地與上位機通訊，實現實時的數據處理和參數設置。

圖I為本實用新型的工作原理框圖；圖2為本實用新型的殼體外部元件布置示意圖。
具體實施方式
如圖1、2所示，本實用新型提供了一種便攜式數字振動臺，能夠對各種類型傳感器和由傳感器組成的各種振動測試儀表、振動監(jiān)測系統(tǒng)及數據采集系統(tǒng)通過數字振動臺進 行校準和測量，可以準確測定其誤差。這些信息有助于相關人員在旋轉機械設備發(fā)生嚴重故障或釀成嚴重事故之前發(fā)現問題，并提前加以維護修理，從而能夠有效避免重大事故的發(fā)生。所述便攜式數字振動臺包括被用作振動源的振動體和控制電路，所述振動體設有用于安裝待測傳感器的機頭5，待測傳感器可以通過固定支架、螺釘緊固件等固定在所述機頭上，以感知所述振動體的振動。所述控制電路包括中央處理單元，所述中央處理單元相當于信號發(fā)生器，可作為勵磁信號源，例如提供可變頻率的交變信號，所述中央處理單元的振動控制輸出端連接D/A轉換電路，所述D/A轉換電路連接功率放大電路，所述功率放大電路的輸出端連接所述振動體的驅動電路，如驅動線圈，所述中央處理單元設有傳感信號輸入端，所述傳感信號輸入端連接有A/D轉換電路，所述A/D轉換電路設有待測傳感器信號連接端□。所述便攜式數字振動臺還設有與所述中央處理單元連接并雙向通信的通訊電路，所述通訊電路設有符合串口通信協(xié)議的通訊接口 6，該通訊接口優(yōu)選為RS232接口。通過該接口，可以方便地實現所述便攜式數字振動臺與上位機進行通訊。上位機可以通過配套的上位機軟件設置振動參數、顯示當前振動狀態(tài)等。所述便攜式數字振動臺還可以設有按鍵控制電路，所述按鍵控制電路的控制信號輸出端連接所述中央處理單元的控制信號輸入端，所述按鍵控制電路的控制信號輸入端連接若干功能按鍵2。所述的功能按鍵可以包括“ENTER”按鍵、“A/V/D”按鍵、“ENG/MET”按鍵、“LOCK”按鍵和“SENSOR”按鍵等功能按鍵，系統(tǒng)振動參數設置并不僅限于通過上位機，也可以通過所述功能按鍵進行參數設置和輸入。本實用新型工作時，可通過所述功能按鍵或上位機軟件設置振動臺振動幅度、頻率等參數，中央處理單元進行處理后輸出信號給D/A轉換電路，經過功率放大電路放大輸出給驅動線圈，在電磁力的作用下，振動體振動，成為待測傳感器的振動源，該振動源可被視為理想的受控振動源。所述待測傳感器將其感知到的振動體的振動信號送入A/D轉換電路轉換成中央處理單元能夠識別的數字信號，供中央處理單元進行比較、運算等處理，待測傳感器感知到的振動情況與受控振動源的實際振動情況(是指振動體的振動目標參量所體現出來的振動情況)之間的差異可以反映出待測傳感器的誤差情況，因此可實現對待測傳感器的靈敏度和動態(tài)特性的測試，從而可實現對待測傳感器的校準。所述便攜式數字振動臺還可以設有數字顯示電路，所述數字顯示電路的信號輸入端與所述中央處理單元的顯示信號輸出端連接，信號輸出端連有IXD顯示屏幕I。所述IXD顯示屏幕配合上位機或功能按鍵的當前振動參數設置可以進行LOCK狀態(tài)顯示、AMPL狀態(tài) 顯示、FREQ狀態(tài)顯示、MODE狀態(tài)顯示及振動類型顯示。所述便攜式數字振動臺所用電源優(yōu)選采用內置電池供電。所述內置電池同時可為振動臺和待測傳感器同時供電。當然根據需要，本裝置也可采用外接電源，具體是設有電源電路，所述電源電路的輸出端與所述中央處理單元的電源輸入端連接，所述電源電路的輸入端設有外接電源的接口 7。也可同時采取外接電源和內置電池組供電，以提高供電的可靠性，使用外接電源供電時，可以給振動臺供電和內置電池組充電。對于上述任一一種所述便攜式數字振動臺，優(yōu)選地，所述振動體上還固定有內置傳感器，所述內置傳感器的信號輸出端連接至所述A/D轉換電路。所述內置傳感器用于在校準測試開始前幫助所述振動體達到穩(wěn)定的預設振動狀態(tài)，以便保證校準的準確性。所述內置傳感器將所述振動體的實時的振動信息反饋給所述中央處理單元，中央處理單元將反饋信息與最終控制目標信息進行比較，形成閉環(huán)控制，實時自動調整其輸出的控制指令中所含振動參數的值，直至振動體達到預設的穩(wěn)定的振動狀態(tài)，至此，校準、測試可以開始。采用內置傳感器有利于獲得更加準確穩(wěn)定的振動源，使待測傳感器的測試和校準的精度和可信度更高。所述A/D轉換電路的輸入端還連接有模擬信號預處理電路，用于對內置傳感器和待測傳感器輸出的原始模擬信號進行濾波等前處理。所述預處理電路和A/D轉換電路中至少設有兩條信號通道，這兩條信號通道分別與所述內置傳感器和待測傳感器相對應，用于內置傳感器和待測傳感器輸出信號的傳遞和處理，這兩條信號通道之間優(yōu)選相互隔離，以助于避免信號之間的干擾。為了隔離效果更好，優(yōu)選采用光隔離。所述便攜式數字振動臺還可設有殼體(如圖2所示)，所述電源接口、IXD顯示屏幕、通訊接口和功能按鍵均設置在所述殼體上，便于接線或操作。所述待測傳感器的機頭的端部透過所述殼體上的機頭穿設孔露出在所述殼體之外，以方便待測傳感器的固定，所述殼體上還設有電源開關4和調節(jié)器3。所述預處理電路上與所述內置傳感器和待測傳感器的連接端分部構成內置傳感器和待測傳感器的輸出信號接入端，其中，待測傳感器的輸出信號接入端的物理形式為待測傳感器信號輸入端子10，用于外接待測傳感器，該輸入端子除可接入待測傳感器的輸出信號外，還同時為待測傳感器供電。所述內置傳感器和待測傳感器的輸出信號接入端分別連接有內置傳感器原始信號緩沖輸出電路和待測傳感器原始信號緩沖輸出電路，所述內置傳感器原始信號緩沖輸出電路和待測傳感器原始信號緩沖輸出電路的信號輸出端分別連接有內置傳感器原始信號緩沖輸出端子8和待測傳感器原始信號緩沖輸出端子9，利用其可以將相應傳感器的原始未經處理的信號輸出給其它監(jiān)測儀器，例如，利用所述待測傳感器原始信號緩沖輸出電路和待測傳感器原始信號緩沖輸出端子，待測傳感器的輸出可以直接連接到其他儀器，由其他儀器實現對其的測試和校準。所述內置傳感器原始信號緩沖輸出端子和待測傳感器原始信號緩沖輸出端子設置在所述殼體上。所述待測傳感器可以為加速度輸出型傳感器、速度輸出型傳感器或位移輸出型傳感器，如振動加速度傳感器、振動速度傳感器和渦流傳感器等機械振動傳感器。所述便攜式數字振動臺進行校準和靈敏度測試是通過所述上位機或功能按鍵進行工作模式切換的。
以下結合附圖I對本實用新型的工作過程作進一步說明將待測傳感器通過固定支架或螺絲固定在本振動臺上；如果選擇利用振動臺自動 測試待測傳感器靈敏度，則將待測傳感器與所述待測傳感器信號輸入端子連接，并通過功能按鍵或者上位機軟件將振動臺設置為傳感器靈敏度測量模式，由振動臺給待測傳感器供電并自動測量其靈敏度，否則將振動臺設置為振動模式，振動臺只提供振動源；通過功能按鍵或上位機軟件設置振動臺振動幅度、頻率等參數，中央處理單元進行處理后輸出信號給D/A轉換電路，經過功率放大電路后驅動振動體振動，中央處理單元通過內置傳感器及A/D轉換電路監(jiān)測振動體振動狀態(tài)并與設置值進行自動或人為比較控制，最后使振動體達到穩(wěn)定的設定振動狀態(tài)；這時中央處理單元同時通過A/D轉換電路監(jiān)測待測傳感器的感應振動后的輸出信號，自動計算其靈敏度，通過Icd顯示屏幕顯示或通過通訊接口在上位機上顯示待測傳感器的靈敏度及動態(tài)特性曲線。本實用新型具有體積小、重量輕、精度高、操作簡單、攜帶方便、價格低廉等優(yōu)點，為振動傳感器或振動測量儀器提供了簡單、高效的校準方案，既可作為實驗室試驗振動源，又可作為現場動態(tài)特性測試用工具。
權利要求1.一種便攜式數字振動臺，包括振動體和控制電路，所述振動體設有用于安裝待測傳感器的機頭，所述控制電路包括中央處理單元，所述中央處理單元的振動控制輸出端連接D/A轉換電路，所述D/A轉換電路連接功率放大電路，所述功率放大電路的輸出端連接所述振動體的驅動電路，其特征在于所述中央處理單元設有傳感信號輸入端，所述傳感信號輸入端連接有A/D轉換電路，所述A/D轉換電路設有待測傳感器信號連接端口。
2.如權利要求I所述的便攜式數字振動臺，其特征在于所述中央處理單元連接有與其雙向通信的通訊電路，所述通訊電路設有符合串口通信協(xié)議的通訊接口。
3.如權利要求2所述的便攜式數字振動臺，其特征在于所述中央處理單元的控制信號輸入端連接有按鍵控制電路，所述按鍵控制電路的控制信號輸入端連接若干功能按鍵。
4.如權利要求3所述的便攜式數字振動臺，其特征在于所述中央處理單元的顯示信號輸出端連接有數字顯示電路，所述數字顯示電路的信號輸出端連有LCD顯示屏幕。
5.如權利要求4所述的便攜式數字振動臺，其特征在于所述中央處理單元的電源輸入端連接有電源電路，所述電源電路的輸入端設有電源接口。
6.如權利要求1-5中任一權利要求所述的便攜式數字振動臺，其特征在于所述振動體上還固定安裝有內置傳感器，所述內置傳感器的信號輸出端連接至所述A/D轉換電路。
7.如權利要求6所述的便攜式數字振動臺，其特征在于所述A/D轉換電路的輸入端還連接有預處理電路，所述預處理電路和A/D轉換電路中至少設有兩條信號通道，這兩條信號通道分別與所述內置傳感器和待測傳感器相對應，且兩條信號通道之間相互隔離。
8.如權利要求7所述的便攜式數字振動臺，其特征在于還設有殼體，所述電源接口、LCD顯示屏幕、通訊接口和功能按鍵均設置在所述殼體上，所述待測傳感器的機頭的端部自所述殼體上的機頭穿設孔穿設而出。
9.如權利要求8所述的便攜式數字振動臺，其特征在于所述預處理電路上與所述內置傳感器和待測傳感器的連接端還分別連接有內置傳感器原始信號緩沖輸出電路和待測傳感器原始信號緩沖輸出電路，所述內置傳感器原始信號緩沖輸出電路和待測傳感器原始信號緩沖輸出電路的信號輸出端分別連接有內置傳感器原始信號緩沖輸出端子和待測傳感器原始信號緩沖輸出端子，所述內置傳感器原始信號緩沖輸出端子和待測傳感器原始信號緩沖輸出端子設置在所述殼體上。
10.如權利要求9所述的便攜式數字振動臺，其特征在于所述待測傳感器為加速度輸出型傳感器、速度輸出型傳感器或位移輸出型傳感器。
專利摘要本實用新型涉及一種便攜式數字振動臺，包括振動體和控制電路，所述振動體設有用于安裝待測傳感器的機頭，所述控制電路包括中央處理單元，中央處理單元的振動控制輸出端連接D/A轉換電路，D/A轉換電路連接功率放大電路，功率放大電路的輸出端連接所述振動體的驅動電路，中央處理單元設有傳感信號輸入端，傳感信號輸入端連接有A/D轉換電路，所述A/D轉換電路設有待測傳感器信號連接端口，所述振動體上還固定安裝有內置傳感器，所述內置傳感器的信號輸出端連接至所述A/D轉換電路。本實用新型體積小、重量輕、精度高、操作簡單、攜帶方便，可提供穩(wěn)定準確的振動源，可對振動傳感器或振動測量儀器進行簡單、高效的校準和靈敏度測試。
文檔編號G01H17/00GK202372253SQ201120514930
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權日2011年12月12日
發(fā)明者鄒文莉 申請人:北京鴻瑞辰星科技有限公司