本發(fā)明涉及風(fēng)機狀態(tài)監(jiān)控領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于風(fēng)機振動監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

風(fēng)機作為一種旋轉(zhuǎn)機械，在冶金、化工、電力等行業(yè)應(yīng)用廣泛。由于風(fēng)機的轉(zhuǎn)動速度較高，導(dǎo)致振動和噪聲較大，容易發(fā)生故障。引風(fēng)機因故障未能及時排除，其結(jié)果不僅可導(dǎo)致設(shè)備停運，甚至可能造成機毀人亡的嚴重后果。如煤、電業(yè)是一個連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，風(fēng)機又是全廠的關(guān)鍵設(shè)備，因振動故障不能繼續(xù)運行會殃及全廠生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備的正常運行，而造成較大經(jīng)濟損失；有時會對周圍的人員安全造成很大威脅。

引起風(fēng)機振動故障原因是多種多樣的，常見的主要有以下幾種：(1)葉輪不平衡；(2)聯(lián)軸器不對中；(3)基礎(chǔ)剛度和連接剛度不夠；(4)滾動軸承間隙超標。據(jù)統(tǒng)計70％以上的機械故障都是以振動形式表現(xiàn)出來，因此，進行風(fēng)機振動監(jiān)測，依據(jù)振動的狀態(tài)與特征進行振動原因分析與診斷、比較，知道振動原因進行報警處理是非常重要的。

目前用在風(fēng)機測量的振動傳感器一般是非接觸的電渦流傳感器和速度或加速度傳感器兩種，通常是用渦流傳感器測量轉(zhuǎn)軸振動，用速度或加速度傳感器測量軸承振動。

電渦流傳感器分為探頭和前置器，前置器包括振蕩器、反饋電路、檢波電路等，將位移變成較線性的模擬輸出，信號處理需要相應(yīng)的二次儀表或功能模塊，這樣由該傳感器進行一個點的振動測量需要的成本需要幾千元成本。

一般測風(fēng)機振動的傳感器采用速度或加速度和壓電式傳感器，其原理也分為探頭和前置器，探頭為電阻應(yīng)變片或壓電陶瓷，前置器是進行信號的處理，且速度和加速度的前置器有差別，該傳感器的成本市場上也達到千元。

目前，在中大型的風(fēng)機和需要安全生產(chǎn)場合，為確定該風(fēng)機振動部位，分析風(fēng)機振動類型及原因，在風(fēng)機上一般選取了電機軸承、傳動側(cè)軸承、非傳動側(cè)軸承、軸承箱底座、底座支撐架等至少5個測量部位，在風(fēng)機工作中使用振動測量儀器對5個測量部位的徑向振動速度有效值進行測量，振動測量傳感器采用點渦流傳感器和加速度傳感器，點渦流傳感器測轉(zhuǎn)軸的振動，加速度傳感器測軸承的振動，這樣一來用戶的使用成本就大大增加，中小型企業(yè)無法進行全面普及。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種成本較低且便于使用的風(fēng)機振動監(jiān)測系統(tǒng)，基于高性能數(shù)字化控制器，利用高性能控制器內(nèi)部的快速采樣a/d、pwm脈沖信號發(fā)生器，結(jié)合外圍模擬電子線路，實現(xiàn)對運行風(fēng)機軸承、轉(zhuǎn)軸振動參數(shù)的實時測量。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種風(fēng)機振動監(jiān)測系統(tǒng)，包括至少一個速度探頭采集模塊、至少一個渦流探頭采集模塊、多路開關(guān)、差分放大電路、開關(guān)切換模塊、低頻濾波模塊、高頻濾波模塊、平滑濾波放大電路、存儲模塊、基準電壓電路和控制模塊，控制模塊包括控制芯片stm32f047及其外圍電路，基準電壓電路提供基準電壓，存儲模塊與控制模塊電連接；速度探頭采集模塊與多路開關(guān)輸入端連接，渦流探頭采集模塊分別連接平滑濾波放大電路輸出端和多路開關(guān)輸入端，平滑濾波放大電路輸入端連接控制芯片的pwm輸出端口，多路開關(guān)輸出端通過差分放大電路連接開關(guān)切換模塊的輸入端，開關(guān)切換模塊的輸出端分別連接低頻濾波模塊輸入端和高頻濾波模塊輸入端，低頻濾波模塊輸出端和高頻濾波模塊輸出端分別連接控制芯片的一個a/d端口，多路開關(guān)和開關(guān)切換模塊分別連接控制芯片的一個i/o輸出端口。

進一步的，所述的速度探頭采集模塊包括一體式傳感器和恒壓分壓差分電路，恒壓分壓差分電路輸入端分別連接一體式傳感器以及基準電壓電路的輸出端，恒壓分壓差分電路輸出端連接多路開關(guān)的輸入端口。

進一步的，所述的渦流探頭采集模塊包括一體式傳感器、濾波電路和lc振動電路，一體式傳感器通過濾波電路連接多路開關(guān)輸入端口，并通過lc振動電路連接平滑濾波放大電路的輸出端口。

進一步的，所述的平滑濾波放大電路包括濾波放大電路和幅值調(diào)整電路，濾波放大電路包括三極管q2，幅值調(diào)整電路包括滑動變阻器r17，三極管q2的基極連接控制芯片pwm端口，并通過電阻r18接地，三極管q2集電極通過電容c19接lc振動電路，三極管q2集電極連接電容c14一端和電感l(wèi)3一端，電容c14另一端和電感l(wèi)3另一端均接vcc；三極管q2發(fā)射極通過滑動變阻器r17接地。

進一步的，所述的一體式傳感器包括傳感器本體，傳感器本體的測量端為上端開口的腔體結(jié)構(gòu)，開口處設(shè)有上蓋，上蓋上設(shè)有出線口，腔體內(nèi)部平行設(shè)置第一隔片和第二隔片，第一隔片的上端設(shè)有電阻應(yīng)變片，第一隔片和第二隔片之間設(shè)有重錘，重錘通過第一彈簧與第一隔片下端固接，重錘通過第二彈簧與第二隔片上端固接；測量端的固接有中空的延長管，延長管靠近測量端的外壁上設(shè)有固定螺母和固定螺紋，延長管的下端固接有探頭，傳感器內(nèi)設(shè)有兩根導(dǎo)線，一根導(dǎo)線兩端連接電阻應(yīng)變片和出線口，另一根導(dǎo)線兩短連接探頭和出線口。

進一步的，所述的多路開關(guān)包括芯片u4，芯片u4采用cd4052芯片，芯片u4第六引腳和第八引腳均接地，芯片u4第十六引腳接+5v直流電壓，芯片u4第三引腳和第十三引腳接差分放大電路，芯片u4第七引腳接-5v電壓并分別接極性電容c37負極、電容c38一端，極性電容c37正極、電容c38另一端均接地。

進一步的，所述的差分放大電路包括芯片u5，芯片u5采用差分放大器ad620，芯片u5第一引腳和第八引腳之間設(shè)有電阻，芯片u5第三引腳通過電容c30接地，且芯片u5第三引腳接芯片u4第三引腳，芯片u5第二引腳通過電容c41接地，且芯片u5第二引腳接芯片u4第十三引腳，芯片u5第四引腳分別接-5v電壓、電容c35一端、極性電容c42負極，電容c35另一端、極性電容c42正極以及芯片u5第五引腳均接地，芯片u5第六引腳接開關(guān)切換模塊，芯片u5第七引腳分別接極性電容c29正極、+5v電壓、電容c28一端，極性電容c29負極、電容c28另一端均接地。

進一步的，所述的開關(guān)切換模塊包括芯片u9，芯片u9采用adg619芯片，芯片u9第一引腳分別接電容c48一端、電阻r42一端，電阻r42另一端、電容c48另一端、芯片u9第五引腳、芯片u9第三引腳均接地，芯片u9第六引腳接控制芯片i/o端口，芯片u9第四引腳接vcc并通過電容c44接地，芯片u9第七引腳接vcc并通過電容c49接地，芯片u9第八引腳接低頻濾波模塊，芯片u9第二引腳接高頻濾波模塊。

進一步的，所述的低頻濾波模塊包括低頻濾波器和濾波積分放大電路，低頻濾波器包括芯片u6，芯片u6為運放lt1057，濾波積分放大電路包括芯片u7，芯片u7為運算放大器max4416；

芯片u6第二引腳分別接電阻r26一端、電阻r27一端，電阻r26另一端接地，電阻r27另一端接芯片u6第一引腳；芯片u6第三引腳分別接電容c40一端、電阻r30一端，電容c40另一端接芯片u7第一引腳，電阻r30另一端分別接電容c39一端、電阻r33一端，電容c39另一端接芯片u7第一引腳，電阻r33另一端接開關(guān)切換模塊；

芯片u7第二引腳分別接電阻r28一端、電容c34一端，電阻r28一端分別接電容c31一端、芯片u7第一引腳，電容c31另一端分別接電容c34另一端、電阻r32一端、電阻r29一端，電阻r32另一端接芯片u7第一引腳，電阻r29另一端接芯片u6第一引腳；芯片u7第三引腳接芯片u7第一引腳；芯片u7第八引腳分別接+5v電壓、極性電容c33正極、電容c32一端，極性電容c33負極、電容c32另一端均接芯片u7第一引腳；芯片u7第四引腳分別接-5v電壓、電容c36一端、極性電容c43負極，電容c36另一端、極性電容c43正極均接芯片u7第一引腳；芯片u7第一引腳接控制芯片a/d端口。

進一步的，所述的高頻濾波模塊包括高頻濾波電路和有源全波整流濾波器，高頻濾波電路包括芯片u8，芯片u8為運放lt1057，有源全波整流濾波器包括芯片u10和芯片u11，芯片u10和芯片u11均為運放lt1057；

芯片u8第二引腳分別接電阻r35一端、電阻r36一端，電阻r35另一端接地，電阻r36另一端接芯片u8第一引腳；芯片u8第三引腳分別接電容c46一端、電阻r41一端，電容c46另一端分別接電阻r40一端、電容c45一端，電阻r40另一端接芯片u8第一引腳，電容c45另一端接開關(guān)切換模塊，電阻r41另一端接地；

芯片u11第三引腳通過電阻r44接地，芯片u8第二引腳分別接二極管d2負極、電阻r38一端、電阻r39一端，二極管d2正極分別接芯片u11第一引腳、二級管d3負極，電阻r38另一端分別接芯片u8第一引腳、電阻r37一端，電阻r37另一端分別接電阻r34一端、電容c47一端、芯片u10第二引腳，電阻r34另一端、電容c47另一端均接芯片u10第一引腳，電阻r39另一端分別接二極管d3正極、電阻r43一端，電阻r43另一端接芯片u10第二引腳，芯片u10第三引腳通過電阻r45接地，芯片u10第一引腳分別接極性電容c48正極、控制芯片a/d端口，極性電容c48負極接地。

本發(fā)明的有益效果是：

1、發(fā)明了速度或加速度與渦流與一體的振動傳感器，該一體式傳感器結(jié)構(gòu)簡單，成本低，便于安裝，利用一個測點即可測得軸承振動的速度或加速度以及軸承的振動幅值和頻率或頻譜特性，可以精簡測振點和傳感器數(shù)量。

2、整體電路設(shè)計簡單，成本低，數(shù)字化、智能化高；采用該控制器芯片和電路配以常規(guī)方便外圍電路可組成儀表和功能模塊，實現(xiàn)數(shù)字化顯示、數(shù)據(jù)傳輸、智能控制；采用該電路組成的儀表或模塊對風(fēng)機行業(yè)安全、高效率運行起著重要的作用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一體式傳感器原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一體式傳感器安裝示意圖；

圖3是本發(fā)明系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖；

圖4是本發(fā)明控制模塊的電路原理圖；

圖5是本發(fā)明基準電壓電路的電路原理圖；

圖6是本發(fā)明存儲模塊的電路原理圖；

圖7是本發(fā)明速度探頭采集模塊的電路原理圖；

圖8是本發(fā)明渦流探頭采集模塊的電路原理圖；

圖9是本發(fā)明平滑濾波放大電路的原理圖；

圖10是本發(fā)明多路開關(guān)及差分放大電路的原理圖；

圖11是本發(fā)明開關(guān)切換模塊電路原理圖；

圖12是本發(fā)明低頻濾波模塊的電路原理圖；

圖13是本發(fā)明高頻濾波模塊的電路原理圖；

圖14是渦流傳感器兩種振動曲線示意圖；

圖15是速度傳感器振動曲線示意圖；

圖1中：1上蓋，2應(yīng)變片，3第一隔片，4重錘，5第一彈簧，6第二彈簧，7第二隔片，8固定螺母，9固定螺紋，10延長管，11探頭，12出線口；

圖2中：13傳感器本體，14軸瓦，15轉(zhuǎn)軸。

具體實施方式

為了更好的理解本發(fā)明創(chuàng)造，下面結(jié)合具體結(jié)構(gòu)對本發(fā)明的實現(xiàn)原理進行詳細的闡述說明。

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，金屬導(dǎo)體置于交變磁場中或時，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈渦旋狀的感應(yīng)電流，此電流叫電渦流，以上現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。電渦流傳感器工作原理就是電渦流效應(yīng)。當接通傳感器系統(tǒng)電源時，在前置器內(nèi)會產(chǎn)生一個高頻信號，該信號通過電纜送到探頭的頭部，在頭部周圍產(chǎn)生交變磁場，改變探頭頭部線圈高頻電流的幅度和相位，即改變了線圈的有效阻抗。常規(guī)渦流傳感器的采用高精度、高穩(wěn)定度的石英晶體來提供頻率穩(wěn)定的高頻1mhz信號，以激勵由傳感器線圈l和電容c組成的并聯(lián)諧振回路，前置器將信號幅值變化轉(zhuǎn)換成直流信號。

根據(jù)該原理，本發(fā)明采用高性能的數(shù)字信號控制器產(chǎn)生比傳統(tǒng)方法更精度、更穩(wěn)定的高頻1mhz信號，該信號經(jīng)放大，高頻、低頻濾波產(chǎn)生兩路的信號：一路為靜態(tài)幅值，為動態(tài)波形曲線。該兩路信號可以被數(shù)字信號控制器的模擬a/d采樣，經(jīng)算法處理，可以求得靜態(tài)位移、振動幅值、振動頻率以及振動頻譜特性。

為了實現(xiàn)上述功能，如圖3所示給出了一種風(fēng)機振動監(jiān)測系統(tǒng)，包括兩個速度探頭采集模塊、至兩個渦流探頭采集模塊、多路開關(guān)、差分放大電路、開關(guān)切換模塊、低頻濾波模塊、高頻濾波模塊、平滑濾波放大電路、存儲模塊、基準電壓電路和控制模塊。

對于每一模塊的具體結(jié)構(gòu)和組成，下面結(jié)合附圖進行詳細說明。

如圖4所示，控制模塊包括控制芯片stm32f047及其外圍電路，控制芯片的第94、37、20、10、27、74、99引腳均接地，控制芯片的第100、75、50、28、22、21、19、11、6引腳均接3.3v直流電壓；控制芯片的外圍電路包括有源晶振y1、電容c13、電容c15，有源晶振y1的第三引腳接控制芯片的第十二引腳，有源晶振y1的第四引腳直接接3.3v直流電壓，有源晶振y1第四引腳通過電阻r15接控制芯片第十四引腳，有源晶振y1第四引腳通過電容c23接地，有源晶振y1第二引腳通過通過電容c26接3.3v直流電壓，有源晶振y1第二引腳通過電容c26接控制芯片第十四引腳，且有源晶振y1第二引腳直接接地；電容c13一端接控制芯片第七十三引腳，電容c13另一端接地；電容c15一端接控制芯片第四十九引腳，電容c15另一端接地。

如圖5所示，基準電壓電路包括芯片u2，芯片u2采用ref3012芯片，電壓芯片u2第一引腳接地，電壓芯片u2的第二引腳接+5v直流電壓，并分別連接極性電容c8正極以及電容c9一端，極性電容c8負極以及電容c9另一端均接地，電壓芯片u2第三引腳分別接嵌位二極管d1一端、極性電容c1正極、電容c2一端，嵌位二極管d1另一端、極性電容c1負極、電容c2另一端均接地。

如圖6所示，存儲模塊采用fm25040作為存儲芯片。

如圖7所示給出的結(jié)構(gòu)中，包含兩個速度探頭采集模塊，每一個速度探頭采集模塊包括一體式傳感器和恒壓分壓差分電路，恒壓分壓差分電路輸入端分別連接一體式傳感器以及基準電壓電路的輸出端，恒壓分壓差分電路輸出端連接多路開關(guān)的輸入端口。其中，圖7中恒壓分壓差分電路有兩組，一組包含電阻r1、電阻r2、電阻r4、電阻r5、電容c3、電容c4、電容c5、電容c6、電容c7，另一組包含電阻r12、電阻r13、電阻r16、電阻r19、電容c16、電容c17、電容c18、電容c20、電容c22。

如圖8所示給出的結(jié)構(gòu)中，包含兩個渦流探頭采集模塊，每一個渦流探頭采集模塊包括一體式傳感器、濾波電路和lc振動電路，一體式傳感器通過濾波電路連接多路開關(guān)輸入端口，并通過lc振動電路連接平滑濾波放大電路的輸出端口。其中，圖8中的lc振動電路有兩組，一組包含三極管q1、電阻r8、電阻r9、電阻r10、電阻r11，一組包含三極管q3、電阻r21、電阻r22、電阻r24、電阻r25；圖8中的濾波電路也是兩組，一組包含電阻r6、電容c11、電感l(wèi)1、電容c10、電阻r7，另一組包含電阻r20、電容c26、電感l(wèi)4、電容c24、電阻r23。

速度探頭采集模塊和渦流探頭采集模塊中同時存在的一體式傳感器是同一個傳感器，該傳感器既可以作為速度傳感器，也可以作為渦流傳感器，該一體式傳感器的設(shè)計原理如下：

渦流傳感器主要測風(fēng)機振動轉(zhuǎn)軸振動參數(shù)，如果還要測風(fēng)機軸承的振動參數(shù)則需要速度和加速度傳感器。在加速度傳感器設(shè)計中又用電阻應(yīng)變片原理的，但其內(nèi)部形式各異。

利用該原理本發(fā)明采用重錘的兩端加彈簧，在其上端加電阻應(yīng)變片方式實現(xiàn)應(yīng)變片跟隨振動而同步變形以實現(xiàn)軸承的振動參數(shù)測量，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，一體式傳感器包括傳感器本體，傳感器本體的測量端為上端開口的腔體結(jié)構(gòu)，開口處設(shè)有上蓋1，上蓋上設(shè)有出線口12，腔體內(nèi)部平行設(shè)置第一隔片3和第二隔片7，第一隔片的上端設(shè)有電阻應(yīng)變片2，第一隔片和第二隔片之間設(shè)有重錘4，重錘通過第一彈簧5與第一隔片下端固接，重錘通過第二彈簧6與第二隔片上端固接；測量端的固接有中空的延長管10，延長管靠近測量端的外壁上設(shè)有固定螺母8和固定螺紋9，延長管的下端固接有探頭11，傳感器內(nèi)設(shè)有兩根導(dǎo)線，一根導(dǎo)線兩端連接電阻應(yīng)變片和出線口，另一根導(dǎo)線兩短連接探頭和出線口。

根據(jù)風(fēng)機振動測量規(guī)范，風(fēng)機的轉(zhuǎn)軸測量傳感器一般安裝在軸承兩側(cè)與垂直和水平成45°方位；而軸承的絕對振動值測量一般采用傳感器與軸承垂直位置?；诖耍鐖D2所示，在軸承的兩側(cè)的兩端適當位置，各安裝振動一體式傳感器，該傳感器本體13貫穿軸瓦14，探頭抵近轉(zhuǎn)軸15，傳感器與水平垂直方向的夾角為45°，該一體式傳感器當與水平45°安裝在軸承上時候，振動的方向就變成垂直方向。

如圖9所示，所述的平滑濾波放大電路包括濾波放大電路和幅值調(diào)整電路，濾波放大電路包括三極管q2，幅值調(diào)整電路包括滑動變阻器r17，三極管q2的基極連接控制芯片pwm端口，并通過電阻r18接地，三極管q2集電極通過電容c19接lc振動電路，三極管q2集電極連接電容c14一端和電感l(wèi)3一端，電容c14另一端和電感l(wèi)3另一端均接vcc；三極管q2發(fā)射極通過滑動變阻器r17接地。

如圖10所示，所述的多路開關(guān)包括芯片u4，芯片u4采用cd4052芯片，芯片u4第六引腳和第八引腳均接地，芯片u4第十六引腳接+5v直流電壓，芯片u4第三引腳和第十三引腳接差分放大電路，芯片u4第七引腳接-5v電壓并分別接極性電容c37負極、電容c38一端，極性電容c37正極、電容c38另一端均接地。

所述的差分放大電路包括芯片u5，芯片u5采用差分放大器ad620，芯片u5第一引腳和第八引腳之間設(shè)有電阻，芯片u5第三引腳通過電容c30接地，且芯片u5第三引腳接芯片u4第三引腳，芯片u5第二引腳通過電容c41接地，且芯片u5第二引腳接芯片u4第十三引腳，芯片u5第四引腳分別接-5v電壓、電容c35一端、極性電容c42負極，電容c35另一端、極性電容c42正極以及芯片u5第五引腳均接地，芯片u5第六引腳接開關(guān)切換模塊，芯片u5第七引腳分別接極性電容c29正極、+5v電壓、電容c28一端，極性電容c29負極、電容c28另一端均接地。

如圖11所示，所述的開關(guān)切換模塊包括芯片u9，芯片u9采用adg619芯片，芯片u9第一引腳分別接電容c48一端、電阻r42一端，電阻r42另一端、電容c48另一端、芯片u9第五引腳、芯片u9第三引腳均接地，芯片u9第六引腳接控制芯片i/o端口，芯片u9第四引腳接vcc并通過電容c44接地，芯片u9第七引腳接vcc并通過電容c49接地，芯片u9第八引腳接低頻濾波模塊，芯片u9第二引腳接高頻濾波模塊。

如圖12所示，所述的低頻濾波模塊包括低頻濾波器和濾波積分放大電路，低頻濾波器包括芯片u6，芯片u6為運放lt1057，濾波積分放大電路包括芯片u7，芯片u7為運算放大器max4416；芯片u6第二引腳分別接電阻r26一端、電阻r27一端，電阻r26另一端接地，電阻r27另一端接芯片u6第一引腳；芯片u6第三引腳分別接電容c40一端、電阻r30一端，電容c40另一端接芯片u7第一引腳，電阻r30另一端分別接電容c39一端、電阻r33一端，電容c39另一端接芯片u7第一引腳，電阻r33另一端接開關(guān)切換模塊；芯片u7第二引腳分別接電阻r28一端、電容c34一端，電阻r28一端分別接電容c31一端、芯片u7第一引腳，電容c31另一端分別接電容c34另一端、電阻r32一端、電阻r29一端，電阻r32另一端接芯片u7第一引腳，電阻r29另一端接芯片u6第一引腳；芯片u7第三引腳接芯片u7第一引腳；芯片u7第八引腳分別接+5v電壓、極性電容c33正極、電容c32一端，極性電容c33負極、電容c32另一端均接芯片u7第一引腳；芯片u7第四引腳分別接-5v電壓、電容c36一端、極性電容c43負極，電容c36另一端、極性電容c43正極均接芯片u7第一引腳；芯片u7第一引腳接控制芯片a/d端口。

如圖13所示，所述的高頻濾波模塊包括高頻濾波電路和有源全波整流濾波器，高頻濾波電路包括芯片u8，芯片u8為運放lt1057，有源全波整流濾波器包括芯片u10和芯片u11，芯片u10和芯片u11均為運放lt1057；u8第二引腳分別接電阻r35一端、電阻r36一端，電阻r35另一端接地，電阻r36另一端接芯片u8第一引腳；芯片u8第三引腳分別接電容c46一端、電阻r41一端，電容c46另一端分別接電阻r40一端、電容c45一端，電阻r40另一端接芯片u8第一引腳，電容c45另一端接開關(guān)切換模塊，電阻r41另一端接地；芯片u11第三引腳通過電阻r44接地，芯片u8第二引腳分別接二極管d2負極、電阻r38一端、電阻r39一端，二極管d2正極分別接芯片u11第一引腳、二級管d3負極，電阻r38另一端分別接芯片u8第一引腳、電阻r37一端，電阻r37另一端分別接電阻r34一端、電容c47一端、芯片u10第二引腳，電阻r34另一端、電容c47另一端均接芯片u10第一引腳，電阻r39另一端分別接二極管d3正極、電阻r43一端，電阻r43另一端接芯片u10第二引腳，芯片u10第三引腳通過電阻r45接地，芯片u10第一引腳分別接極性電容c48正極、控制芯片a/d端口，極性電容c48負極接地。

系統(tǒng)整體的測量原理為：

根據(jù)風(fēng)機振動測量規(guī)范，一般在軸承上安裝2個渦流傳感器和2個垂直上下測振的速度傳感器，由此我們設(shè)計2路一體式傳感器的接口電路。

該原理圖為兩個一體式傳感器原理圖，渦流的1mhz頻率有控制器的pwm經(jīng)過平滑濾波放大電路提供給兩lc振蕩回路，為提供穩(wěn)定的頻率信號在給每一路中又進行了放大，經(jīng)并行線給探頭的lc振蕩回路，同時將lc的輸出端經(jīng)過中心頻率1.1mhz的濾波電路濾去高頻信號。1.1mhz以下的信號經(jīng)差分放大分成兩路：一路高頻濾波，進行有源全波整流，輸出直流信號被數(shù)字信號控制器的a/d采用，求得探頭與轉(zhuǎn)軸的距離；另一路信號經(jīng)過低頻濾波，濾去高頻1mhz的頻率信號，經(jīng)濾波積分放大電路得到平滑的曲線，控制器的高速a/d采用到后進行數(shù)據(jù)處理，求得振動幅值、振動頻率、頻譜特性。

速度或加速度探頭經(jīng)恒壓分壓差分電路后，由多路開關(guān)分時被差分放大器，再由雙擲開關(guān)分時經(jīng)過低頻濾波，經(jīng)濾波積分放大形成平滑的曲線，被控制器內(nèi)部a/d采集，經(jīng)數(shù)據(jù)處理求得振動幅值、振動頻率、頻譜特性、速度和加速度量。

電路中電子元器件在測量過程中的具體功能為：

速度或加速度探頭的電阻應(yīng)變片經(jīng)r3，由于垂直振動，引起電阻應(yīng)變片的阻值變化，該阻值經(jīng)過r1、r3、r4組成恒壓分壓電路變成電壓信號，經(jīng)r2、r5經(jīng)過差分多路開關(guān)cd4052進入儀表差分放大器ad620進行放大；為消除信號的干擾，再單通道單刀雙擲開關(guān)分時經(jīng)過lt1057核心構(gòu)成的低頻濾波和max4416核心構(gòu)成的濾波積分放大，形成平滑的交流曲線信號，該信號被stm32f數(shù)字信號控制器內(nèi)部ad0采集，經(jīng)數(shù)據(jù)處理求得振動幅值、振動頻率、頻譜特性、速度和加速度量。第二個速度探頭的測量原理相同。

渦流傳感器的探頭的振蕩回路的頻率是由stm32f數(shù)字信號控制器pwm管腳發(fā)出的方波經(jīng)平滑放大電路形成2路規(guī)則的交流曲線，再經(jīng)過lc振動電路給予的，lc振蕩電路的輸出信號經(jīng)r6、l1、c10、r7、c11組成的電路濾波，由多路開關(guān)分時經(jīng)ad620差分放大器放大，經(jīng)單通道單刀雙擲開關(guān)分成兩路：一路經(jīng)過lt1057核心構(gòu)成高頻濾波，濾去低頻振動信號，進行由lt1057核心構(gòu)成有源全波整流，輸出直流信號被stm32f數(shù)字信號控制器的ad1采到，求得探頭與轉(zhuǎn)軸的距離；另一路信號經(jīng)過lt1057核心構(gòu)成低頻濾波，濾去高頻1mhz的頻率信號，經(jīng)由max4416核心構(gòu)成的濾波積分放大電路得到平滑的曲線，改信號被stm32f數(shù)字信號控制器的ad0采到到后進行數(shù)據(jù)處理，求得振動幅值、振動頻率、頻譜特性。

在實際測量過程中，渦流傳感器是非接觸的，距離轉(zhuǎn)軸的間距不定，所以可能出現(xiàn)兩種曲線情況，就是振幅峰值在中心位置上下或在一側(cè)，如圖14所示。速度或加速度傳感器只能在平衡位置兩側(cè)，且兩側(cè)的幅值有差別，如圖15所示。

以圖14為例，設(shè)振幅的幅值分別為a1、a2，振動周期為t，渦流傳感器的平衡位置距離中心軸為s，由此可推導(dǎo)出位移、速度和加速度值，具體計算過程如下：

振動幅值：當a2≥0時：a＝a1-a2；當a2≤0時：a＝a1+|a2|(1)

a1、a2s是極值；

振動頻率：f＝1/t(2)

t是振動周期；

靜態(tài)位移當a2≥0時：s＝a/2+a2；當a2≤0時：s＝a/2-|a2|(3)

s為絕對位移；

振動速度：v＝a/t(4)；

振動加速度：v＝(v2-v1)/t(5)

v1、v2相鄰速度。

應(yīng)當指出，以上所述具體實施方式可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管說明書及附圖和實施例對本發(fā)明創(chuàng)造已進行了詳細的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，仍然可以對本發(fā)明創(chuàng)造進行修改或者等同替換；而一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，其均涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護范圍當中。