[发明专利]一种基于自供电的高速旋转机械信号采集装置

说明书

技术领域

本发明涉及信号采集技术领域，尤其涉及一种基于自供电的高速旋转机械信号采集装置。

背景技术

离心压缩机属于典型的旋转机械，通过叶轮高速旋转将机械能转换为气体的压力能。离心压缩机具有工作流量大、结构紧凑、效率高等优点，在冶金、石油化工、天然气输送等领域用途广泛。工业生产对压缩机的性能要求越来越高，增加了压缩机设计的难度。为了获得压缩机组运行状态下的流场压力数据、叶轮等结构振动数据，必须采集压缩机叶轮的应变，表面压力等参数。当前技术下，可以通过滑环装置采集到低转速下的传感器信号，但滑环不适用于高转速状态下的叶轮结构和流场信号采集。

现有技术中申请号为CN 104655342的机械密封端面摩擦扭矩测量装置中涉及到自供电模块，在该申请中采用永磁体产生恒定磁场，线圈绕组与转轴同步旋转，线圈绕组旋转切割磁感线产生电动势，从而产生电流。但该装置的缺陷是磁场由永磁体产生，随着转速变化，切割磁感线的速度随之变化，则线圈绕组的输出电压随之改变，所以无法保证稳定的供电电压。另外现有技术中申请号为CN 100344974的一种具有自供电功能的传感器轴承，在该申请中采用永磁铁产生磁场，磁场产生的磁通量贯穿线圈绕组与靶轮气隙。靶轮旋转时，气隙大小的改变使磁场的磁阻发生变化，导致线圈绕组内的磁通量改变，从而产生感应电流。该装置的缺陷是其靶轮上的齿型确定后，气隙的大小也随之确定，则输出电压的高低仅与转速相关，同样在转速变化时无法保证稳定的供电电压。

现有技术中高速旋转状态下的传感器信号采集非常困难，主要困难包括：(1)高转速下，由于摩擦以及发热等原因，无法通过电刷、集电环装置向采集装置供电，也无法通过滑环将传感器信号导出；(2)转速过高，离心力会非常大，采集装置很容易遭到破坏。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于自供电的高速旋转机械信号采集装置，具体方案为：包括：

采集压缩机叶轮的转速信息的转速计；

采集压缩机叶轮的应变信息、振动信息和流体压力信息的传感器；

接收所述传感器传送的信号信息对信号进行滤波放大处理、将模拟信号转化为数字信号的处理单元；

该装置还包括安装在压缩机的旋转轴上，当压缩机工作时切割磁场产生电流提供电源的交流发电装置，所述交流发电装置与所述电路板安装筒相连接，所述交流发电装置为该信号采集装置的工作过程提供电源；所述交流发电装置至少包括通电状态下产生磁场的定子线圈绕组、切割磁场产生电流的转子线圈绕组，所述定子线圈绕组缠绕设置在定子线圈绕组轴上；

所述交流发电装置的定子线圈绕组依次连接有提供电流的直流电源和调控电路；所述调控电路接收所述转速计传送的压缩机叶轮的转速信息，当转速发生变化时将变化信息传送至调控电路，所述调控电路通过直流电源调整其发电过程中定子线圈绕组的电流强度，使磁场强度随之变化，使发电具有稳定的电压。

所述处理单元包括信号滤波放大电路、单片机AD转换电路和整流滤波稳压电路，所述信号滤波放大电路与单片机AD转换电路相连接，所述单片机AD转换电路与整流滤波稳压电路相连接。

所述定子线圈绕组、转子线圈绕组和定子线圈绕组轴设置在所述交流发电装置内。

所述处理单元设置在电路板安装筒内，所述电路板安装筒内填充有导热硅脂。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种基于自供电的高速旋转机械信号采集装置，由于交流发电装置发出交流电，则需要通过整流滤波稳压电路转化为直流电，供给后面的单片机AD转换电路，当压缩机的转速发生变化时调控电路可根据压缩机的转速实时调节交流发电装置中定子线圈绕组的电流强度，从而稳定该装置提供的供电电压，保证该电压在后续电路的要求范围内。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明装置的电路原理图；

图2为本发明装置的安装位置示意图；

图3为本发明装置的外形结构图；

图4为本发明中信号滤波放大电路、单片机AD转换电路等电路板的结构示意图；

图5为本发明中电路板布置在电路板安装筒中的示意图；

图6为本发明中导线管示意图。