[發明專利]一種基于毫米波的振動測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201910074793.4
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109883535A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 薛忠新;王峰;侯譚;劉地;趙巖;倪云峰
• 申請（專利權）人: 陜煤集團神木張家峁礦業有限公司
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 陜西增瑞律師事務所 61219
• 代理人: 張瑞琪

本發明公開了一種基于毫米波的振動測量裝置及方法，包括用于發射和接收微波波束的天線陣列單元，天線陣列單元依次通過毫米波收發單元和基帶信號處理單元連接至數據采集及處理單元；毫米波收發單元生成毫米波信號通過天線陣列單元發出，還通過天線陣列單元接收回波信號，數據采集及處理單元根據接回波信號計算得出待測風機的振動狀態；本發明利用毫米波陣列構造特定方向的波束，通過改變波束方向，可以同時對不同的測試點進行測試，只需要一個采集節點即可實現對風機的振動測量，降低了整個測量系統成本。

【技術領域】

本發明屬于風機測試測量領域，尤其涉及一種基于毫米波的振動測量裝置及方法。

【背景技術】

風機在冶金、化工及礦井等行業應用廣泛。這些大功率風機需要長期不間斷工作且轉速較高，因此導致振動及噪聲過大。隨著使用時間的增長，這些風機自身振動將越來越顯著，當振動超過一定幅度后，將嚴重影響自身正常工作，甚至造成生產事故，因此，對大功率風機的振動檢測是一個十分重要的安全生產事項。

現有的振動檢測方法有電渦流傳感器及基于應變片等方式。其中，電渦流傳感器利用了法拉第電磁感應原理，即金屬導體置于交變磁場中時，導體內將產生渦旋狀的感應電流。實際使用時候，在探頭部加載一高頻信號(如1MHz)，當振動發生時候會改變探頭上信號的幅度及相位。如專利CN106969825A中，采用了電阻應變片振動傳感探頭及LC振動電路探頭等方法。

另外一類為無線探測方法，專利CN101902831B中采用了無線傳感器網絡相關技術對測量信號進行無線傳輸，由各個節點采集相關數據，然后上傳到中心節點。專利CN104568118A中，采用了可視化(“振動相機”)方法進行檢測，其采用了多個激光振動傳感器。這類方法需要放置傳感器到風機上面，大部分對傳感器本身要求較高，成本居高不下，難以大規模展開應用。專利CN104931126A中采用了激光及超聲波進行振動檢測，該方法對對準要求較高，激光的接收端必須對準發射端。該方法大大限制了測量場景，應用起來非常不便。

綜上可知，以上方式，均需要設置至少2個采集節點，對風機狀態進行采集，由于該類設備及采集節點制作成本高，若設置多個采集節點更是大大提高了測量裝置的成本。

【發明內容】

本發明的目的是提供一種基于毫米波的振動測量裝置及方法，通過一個采集節點對風機進行振動測量，以達到降低風機振動測試成本的目的。

本發明采用以下技術方案：一種基于毫米波的振動測量裝置，包括用于發射和接收微波波束的天線陣列單元，天線陣列單元依次通過毫米波收發單元和基帶信號處理單元連接至數據采集及處理單元；

毫米波收發單元用于生成毫米波信號并對信號進行處理且傳輸至天線陣列單元，還用于對天線陣列單元接收的毫米波信號進行處理生成接收毫米波信號的正交分量Q和同相分量I，且將正交分量Q和同相分量I傳輸至基帶信號處理單元；

基帶信號處理單元用于對正交分量Q和同相分量I依次進行放大和濾波后發送至數據采集及處理單元，數據采集及處理單元用于根據接收信號的正交分量Q和同相分量I計算得出待測風機的振動狀態。

進一步的，毫米波收發單元由信號發射單元和信號接收單元組成；

信號發射單元包括本機振蕩器，本機振蕩器的信號輸出端通過功率放大器連接至第二功分器的信號輸入端，第二功分器的第一信號輸出端連接至信號接收單元，第二信號輸出端連接至環形器的第二端口；環形器的第一端口通過單刀雙擲開關連接至天線陣列單元，第三端口連接至信號接收單元；

信號接收單元包括與環形器第三端口連接的低噪聲放大器，低噪聲放大器的信號輸出端連接至第一功分器的信號輸入端，第一功分器的第一信號輸出端通過移項器連接至第一混頻器的第一信號輸入端，第一功分器的第二信號輸出端連接至第二混頻器的第一信號輸入端；