[发明专利]真有效值振动烈度二线制变送器

说明书

技术领域

本发明涉及一种变送器，特别是涉及一种真有效值振动烈度二线制变送器，属于电气自动化领域。

背景技术

在工业现场有各种机器设备，为保证这些设备长时间稳定可靠的运行，需要很多状态监测仪表对这些设备的关键部位进行实时监测。同时，各种监测仪表的测量数据需要与控制中心的系统共享。利用4～20mA电流或0-10V、1～5V电压是目前工业现场最常见的一种监测数据共享的方式。在计算机自动测控系统中，通常把温度、压力、流量等各种物理量变化变成符合工业标准4～20mA电流信号。随着微控制器技术的发展，出现了符合这一工业标准不使用额外电源供电的低功耗智能型设备，被称作智能型二线制设备。振动烈度二线制变送器就是一种智能二线制设备。

振动烈度二线制变送器通常用来监测轮机、发电机、鼓风机等旋转机械运行中的振动烈度。振动烈度即振动速度的均方根值，这个指标直接反映了振动的能量大小，较振动位移幅度更能适应不同转速下的机器振动评价，在很多领域已经逐步替代传统习惯的振动位移幅度作为机器振动监测的主要特征量。

在实际使用中，振动二线制变送器没有温度、压力一类的二线制变送器效果好，主要问题在于二线制变送器自身的供电是和4-20mA电流环线路共用的两条导线，这一点就决定了二线制变送器的基本功耗必须小，维持自身运行的基础电流必须小于4mA。将二线制变送器技术用在振动监测领域，则与温度、压力类的变送器不同，需要解决更多的问题。振动烈度定义为振动速度的均方根值，需要通过电路极性精确的转换，而电源功耗的限值，使电路不能复杂化。一些产品对振动信号进行了近似处理，造成了实际使用中对稍复杂的振动信号不能精确转换的问题。

在二线制变送器类的产品中，温度、压力等变送器因为所监测的物理量为缓变过程量，处理方法简单，已经是比较成熟的技术。而振动烈度监测则存在一些问题：

1、振动信号时波形复杂的交变信号，可能是单一频率的正弦波形，也可能是含有多种频率分量的复杂波形，要得出这些信号的真实有效值，必须有比较复杂的电路。

2、二线制变送器由于供电特点的限制，为真有效值电路的设计带来很多难度，所以目前市场上很多振动烈度二线制变送器不是反映的真正意义上的速度有效值，而是做了一些近似处理，在复杂波形下应用时造成较大的误差。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题而提供一种电路简单，能在低功耗要求下实现了对复杂交变信号真有效值的准确转换的真有效值振动烈度二线制变送器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种真有效值振动烈度二线制变送器，其电路包括放大电路和均方根值转换电路，所述均方根值电路包括绝对值电路、乘方除法电路和滤波电路，所述绝对值电路的信号输入端与振动速度传感器的信号输出端连接，所述绝对值电路的信号输出端与所述乘方除法电路的信号输入端连接，所述乘方除法电路的信号输出端与所述滤波电路的信号输入端连接，所述所述滤波电路的信号输出端与所述放大电路的信号输入端连接。

所述绝对值电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一二极管VD1、第二二极管VD2和第一放大器A1，所述第一电阻R1的第一端为所述绝对值电路的信号输入端，所述第一电阻R1的第二端与所述第一放大器A1的正极输入端连接，所述第一放大器A1的负极输入端接地，所述第一放大器A1的输出端同时与所述第一二极管VD1的负极和所述第二二极管VD2的正极连接，所述第一二极管VD1的正极同时与所述第一放大器A1的正极输入端和所述第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端同时与所述第二二极管VD2的负极和所述第三电阻R3的第一端连接，所述第四电阻R4的两端分别与第一电阻R1的第一端和所述第三电阻R3的第二端连接，所述第三电阻R3的第二端为所述绝对值电路的信号输出端。