[实用新型]一种检测振动和冲击的广义共振电容式复合传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种振动和冲击检测用电容式复合传感器，特别是涉及一种组装方式简 单、可靠，并能以电压或电流任一方式输出、同时还可实现温度数字化直接输出的检测振动 和冲击广义共振电容式复合传感器，属于设备故障诊断技术的信号检测范畴，主要用于机械 故障振动和冲击广义共振及测点温度的检测。

背景技术

目前，用于各类转动机械设备运转状况的振动和冲击检测传感器多采用压电式传感器， 包括已实用新型的检测振动和冲击和温度复合传感器：申请号为200810200735.3的中国专利 申请公开了一种检测振动和冲击的广义共振复合传感器，采用压电敏感元件来敏感机械振动 和机械冲击纵波激励的广义共振，满足采用广义共振变换技术提取机器振动和冲击信号。这 种采用压电敏感元件的传感器，作为多种监测诊断系统的配套装置，在铁路、高铁、地铁的 走行部故障检测和大型风力发电机组故障检测中，一直得到广泛的采用。但基于压电敏感元 件压电效应的振动和冲击检测的传感器，其压电敏感元件的特性决定了传感器的组装结构较 复杂和性能易受环境影响。

压电式振动和冲击传感器采用的压电敏感元件输出信号小、内阻抗高，需要配接前置电 压放大器或电荷放大器一起使用，电路及结构复杂。压电敏感元件压电常数、电容量及介电 常数等分布范围宽，电荷或电压灵敏度输出一致性较差，必须配备调节器进行归一化调节。 传统的结构型压电式振动和冲击传感器，其压缩型组装及安装方式受基座应变影响大，剪切 型结构装配复杂且成品率低。

压电敏感元件受环境影响大，压电敏元件易受温湿度、表面氧化、强磁电场影响而出现 老化，压电敏感元件温度响应较差，易受温度瞬变响应产生热释电现象，低频信号使放大器 输出过载而导致传感器工作点输出不稳定。

因组装方式及内部空间局限，其压电敏感元件组装后、内部前置放大电路和多芯屏蔽电 缆连接后与外壳的绝缘阻抗较低，输出信号易受外壳引入的电磁干扰影响。另外，生产和实 际使用过程中，组装和安装工艺对频率响应、横向灵敏度影响也无法忽略。

特提出一种检测振动和冲击的广义共振电容式复合传感器，利用电容式敏感芯片微机械 加工技术及原理特性，克服原采用压电敏感元件的振动和冲击传感器的上述问题，为铁路、 高铁、地铁的走行部故障检测、大型风力发电机组故障检测和其它各类转动机械设备运转状 况的振动和冲击检测，提供一种性能更加稳定的基于电容式敏感芯片的振动和冲击传感器。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种检测振动和冲击的广义共振电容式复合传 感器，不仅能有效检测振动、冲击和感应机器被检测点温度，而且组装方式简单、可靠，性 能稳定，受外界环境变化影响小、抗外壳干扰能力强。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种检测振动和冲击的广义共振电容 式复合传感器，包括外壳、调理器底板、电容式敏感芯片、温度敏感器件、压盖、密封组件、 多芯屏蔽电缆和连接器；外壳通过自带的连接螺栓和凸台锥面安装到被检测机器上，所述调 理器底板、电容式敏感芯片、温度敏感器件均安装在外壳内，其中，电容式敏感芯片安装在 调理器底板上；温度敏感器件直接焊接在调理器底板上，或安装在连接螺栓内，通过引线连 接到调理器底板上；所述的调理器底板底端带有榫头与外壳底部的凹槽间隙配合，调理器底 板顶端通过压盖过盈压合组装；所述的外壳和压盖通过激光焊接工艺形成整体；安装在调理 器底板上的电容式敏感芯片敏感机器振动和冲击后输出的电压信号，并通过调理电路进行偏 置放大和归一化调节，经多芯屏蔽电缆和连接器输出，温度敏感器件敏感温度变化输出温度 数字信号，经多芯屏蔽电缆和连接器输出。

进一步，所述调理器底板上含有了偏置放大电路、振动和冲击归一化调节电路和能以电 压或电流任一方式输出的V/I配置电路。

进一步，所述对电容式敏感芯片输出信号的偏置放大电路，包含运放OP1和电阻器R01、 R02和R1、R2和工作基准电压源G，运放OP1由多芯屏蔽电缆提供的单电源供电，电容式敏 感芯片输出接入运放OP1的同相输入端，电阻器R01和R02一端连接工作基准电压源G，另 一端分别接在运放OP1同相输入端和反相输入端；电阻器R1接反相输入端和地，电阻器R2 接OP1反相输入端和输出端。