基本信息
- 项目名称：
- 自供电式振动检测系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 传统振动检测装置的原理是将振动信号转换为电信号，检测装置本身需要外接电源。而实际振动检测的场合往往存在外接电源不便，或引线不便等问题。针对上述问题，本团队设计了一种无需外接电源，无需引线，可实现远程实时监测的“自供电式振动检测系统”，克服了传统检测装置由于“外加电源困难，电源引线不便”而难以应用的局限性，至今未发现与类似作品相关的文献或报道。
- 详细介绍：
- 该系统为自供电式振动检测系统，它充分利用工程机械中振动这一固有特性，一方面将振动能量转化为电能作为检测部分的电源，另一方面实时监测振动的变化从而判断设备的运行状态。系统旨在无需外加电源和引线环境下实时监测设备的运行情况，实现设备故障预警和诊断。本系统主要由振动发电装置，倍压电路，以单片机为控制核心的下位机和以PC机为核心的上位机四部分组成。振动发电利用电磁感应原理将振动机械能转化为电能，经倍压电路倍压后作为无线传输的电源，无线传输模块受到触发后发射信号，单片机记录接收信号次数，PC机对数据进行分析处理，以判断设备是否故障。任何一部运转的机械设备，都伴随着振动振幅、频率等信号的产生，它们的异常变化隐含着设备初期故障特征信号，因而对机械参数信号实施有效数据监测和分析，可极大提高机械设备运行效率和可靠性。在正常情况下，设备机械振动的振幅和频率参数基本是稳定的，接收信号的次数也在相应的范围内浮动；当振动强度达到或超过某一限度时，接收信号次数将超出相应的正常范围，机械设备极有可能产生故障，此时系统将发出警示信号，达到设备故障预警和检测的目的。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1作品目的 本作品设计了一种自供电式的振动检测系统，无需外接电源，无需引线，并实现了远程监测，克服了传统检测装置 “外加电源困难，电源引线不便或者恶劣环境”的局限性，并且相关人员不必到现场就可掌握振动的情况。 2基本思路 基于电磁感应定律，设计了感应式振动发电机构将振动的机械能转化为电能；利用振动产生的电能来反映振动的幅值和频率，同时该电能经倍压电路升压后驱动无线传输单元运行；携带振动幅值和频率的电能又通过无线传输单元转换为电磁信息传给单片机，通过串口通信技术由计算机对接收到的电磁信息进行处理来反映振动情况。 3创新点 (1)传统的振动检测系统需要外接电源和引线。而本作品设计了一种自供电式的振动检测系统，无需外接电源，无需引线，并实现了远程监测。至今未发现类似作品的相关文献或报道，因而所设计的“自供电式的振动检测系统”具有明显的创新性。 (2)利用振动产生的电能来反映振动的幅值和频率，同时利用该电能驱动无线传输单元运行。这一设计思路具有独创性。 4技术关键 (1)基于电磁感应原理设计振动发电机构，将机械能转化为电能； (2)设计倍压电路，提升电压等级； (3)设计无线传输单元，传输振动信息； (4)采用串口通信技术，将单片机的采样信号传输到PC机； (5)将信号输入计算机进行分析处理。 5技术指标 (1)振动位移和振动频率的测量范围大； (2)无需外接电源； (3)无需外接引线 (4)远距离无线通信 (5)工作温度：(-20～80)℃。
科学性、先进性
- (1)无需外接电源 现有的振动检测设备，工作时一般需外接电源，这样在实际环境中使装置结构复杂，增加额外成本，使用不便。本系统中，利用电磁感应定律将振动机械能转换为电能，利用振动产生的电能来反映振动的幅值和频率，同时利用该电能驱动无线传输单元运行，无需外接电源。 (2)无需引线 在机械设备的运行过程中，检测系统的电源引线和信号传输线增加了设备的复杂性，接线繁琐必然使其可靠性下降。本系统可自供电且采用无线传输模块，避免了相关接线，使设备检测方便可靠。 (3)远程监测 现代工业生产，许多作业都是在恶劣的环境中进行的，诸如电力行业的发电厂、变电站等。在这些环境中运行的大型设备不适合人靠近，而工业生产却需要实时检测各生产环节的设备运行状态，以便及时采取应对措施。因此，本系统在振动信号传输中采用无线传输技术，这样检测人员可以在相对安全的环境中实时远程监测设备的运行状况，并且有效地避免了有线传输成本高，依赖性强，不易拓展，不易维护等缺点。 至今未发现类似作品的相关文献或报道。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 合作开发
作品可展示的形式
- 实物、产品，现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1使用说明 在应用时对不同的检测点安装振动检测传感器，将远程接收模块与计算机连接，启动检测程序。 2技术特点和优势 本作品无需外接电源，无需引线，可实现远程实时监测。此外，可同时取样监测多个振动设备的多个部位，进一步确定具体故障点，条件成熟后可开发相关振动设备的数据库软件，并可将处理信号和结果联网实现数据共享，建立智能监测系统。 3推广前景 本作品市场前景广阔，具有巨大的经济效益和社会效益，具体分析如下： (1)现有的振动检测设备，工作时一般需外接电源。这样在实际环境中使装置结构复杂，使用不便，而本作品不需外接电源。 (2)在机械设备的运行过程中，检测系统的电源引线和信号传输线增加了设备的复杂性，使其可靠性下降。本系统可自供电且采用无线传输模块，避免了相关接线，使设备检测方便可靠。 (3)本系统在振动信号传输中采用无线传输技术，检测人员可以在相对安全的环境中实时远程监测设备的运行状况，有效地避免了有线传输成本高，依赖性强，不易拓展，不易维护等缺点。
同类课题研究水平概述
- 设备振动检测技术是七十年代以来新兴的学科，是现代维修技术的重要组成部分，并逐渐成为现代维修管理现代化的标志。 现有的工程振动检测方法一般分为三种：机械式测量方法、光学式测量方法和电测方法。这三种测量方法都包含拾振、测量放大线路和显示记录三个环节：①拾振环节——把被测的机械振动量转换为机械的、光学的或电的信号，这是由传感器完成的。②测量线路——针对各种传感器的变换原理而设计的。③信号分析及显示、记录环节——从测量线路输出的电压信号，可按测量的要求输入给信号分析仪或输送给显示仪器、记录设备等。 这三种方法有两个共同的缺点，其一是其中使用的传感器都是采用有源设备，电池和电源线都不能彻底解决传感器检测环境受限的问题（电池有寿命限制，电源线铺设限制）；其二是数据传输不便，有线传输受环境限制，采用便携式传输数据不能做到及时收集和处理。由于这两方面的限制，使得振动检测技术不能普遍应用于生产生活之中，让一些故障隐患不能及时的受到监控，给厂家造成经济损失，和社会的资源浪费。 本作品所设计的自供电式振动检测系统无需外接电源，无需引线，可实现远程实时监测，适用于任何装置的振动检测。 本产品具有独创性，至今未发现类似作品的相关文献或报道。
