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专利号: 2016101968127
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种自由汇流旋涡冲击监测系统,其特征在于:该监测系统包括:

前端信号采集子系统,以自由汇流旋涡振动检测实验台为检测对象,设置振动信号并行采集通道,并行采集检测对象各目标位置的实时振动信号,并传送至信号预处理子系统;

所述的旋涡振动检测实验台包括倒锥形容器、容器支撑平台、排流管道、储流容器、水平振动导杆和纵向振动导杆,倒锥形容器安装在容器支撑平台上,排流管道安装在倒锥形容器下端,并穿过容器支撑平台上,下探至储流容器;排流管道与水平振动导杆相连,水平振动导杆与纵向振动导杆相连;倒锥形容器中的实验流体通过排流管道排出时,会产生流固耦合冲击振动,由此振动信号沿不同的路径传递至实验台的其他各位置;信号采集目标位置包含容器支撑平台上平面、水平振动导杆末端、纵向振动导杆中段、储流容器外侧和实验平台基面;

信号预处理子系统,包含滤波调理模块、比较分析模块和解耦分离模块,其中,所述的滤波调理模块接收前端信号采集子系统所采集的实时振动信号,采用中值滤波结合线性自适应滤波方法;

所述的比较分析模块接收经过滤波调理模块处理过的实时振动信号,与标准信号模板进行比较运算,得到振动信号的状态置信度;

所述的解耦分离模块,用于获得汇流旋涡冲击振动信号的有用成分,即水平振动导杆末端振动信号的3个分量,处理过程为:通过实验平台基面及其状态置信度,得到基础振动干扰分量,并进行滤除;通过容器支撑平台上平面、纵向振动导杆中段、储流容器外侧测量位置的振动信号及其状态置信度,得到实验过程工作冲击与异常敲击干扰分量,并进行滤除;通过水平振动导杆末端振动信号及其状态置信度,判断其信号强度与相关性。

2.如权利要求1所述的一种自由汇流旋涡冲击监测系统,其特征在于:所述前端信号采集子系统中,振动信号并行采集通道包含信号采集目标位置、振动传感器、信号线与隔离装置;所述的振动传感器包含高精度内置集成放大电路电涡流传感器、中等精度内置集成放大电路加速度传感器,所述的隔离装置为多路光电耦合隔离装置。

3.如权利要求2所述的一种自由汇流旋涡冲击监测系统,其特征在于:所述的振动信号并行采集通道中,水平振动导杆末端为主通道,用于检测旋涡冲击振动的有用成分;所述的有用成分,为旋涡冲击振动信号经过水平振动导杆所传递的三个分量:横向分量、纵向分量与轴向分量;其他信号采集目标位置为辅助通道,用于采集由实验台工作冲击以及异常情况产生的干扰信号。

4.如权利要求3所述的一种自由汇流旋涡冲击监测系统,其特征在于:所述振动信号有

7个,所述水平振动导杆末端3路振动信号测量位置安装电涡流传感器,其他4路振动信号采集目标位置安装加速度传感器。

5.如权利要求1~4之一所述的一种自由汇流旋涡冲击监测系统,其特征在于:所述的比较分析模块中,标准信号模板为在正常、无干扰状态下,通过单路传感器测量的振动信号的平均标准值,包含10个参考分量,依次为最大值、最小值、峰峰值、均方根、幅值方差、频率方差、谐波总量、频率重心、峭度和烈度;所述的状态置信度为经预处理的信号与标准信号进行比较运算后,得到的关于信号状态的评价估值,分为7个类别,依次为超低异常、低异常、正常偏低、正常、正常偏高、高异常和超高异常。

6.如权利要求1~4之一所述的一种自由汇流旋涡冲击监测系统,其特征在于:所述监测系统还包括:所述的数据封装与上传子系统,采用基于现场可编程门阵列软核操作系统的数据事务处理系统,包含软核事务控制模块、规格压缩模块、数据封装模块和数据传送模块。

7.如权利要求6所述的一种自由汇流旋涡冲击监测系统,其特征在于:所述的软核事务控制模块,用于针对振动信号实时数据采集、预处理、封装、上传任务,基于现场可编程门阵列定制生成数据处理事务控制器,并完成上述过程所需的控制指令传送、数据采集、数据缓存、数据存储、协议实现、数据交换、控制信息交互和日志文件记录。

8.如权利要求6所述的一种自由汇流旋涡冲击监测系统,其特征在于:所述的规格压缩模块,用于将信号预处理子系统所传送的旋涡冲击振动信号有用成分进行规格化与不失真压缩处理,所述的规格化即对旋涡冲击瞬态信号有用成分数据进行正交化、归一化处理;所述的不失真压缩处理采用小波金字塔压缩算法。

9.如权利要求6所述的一种自由汇流旋涡冲击监测系统,其特征在于:所述的数据封装模块,用于根据既定的数据封装协议对旋涡冲击瞬态信号有用成分数据进行打包;所述的数据封装协议包含包头与数据序列两部分,其中包头包含时间戳、采集通道、采样频率、分量代号、状态置信度和预留信息,共占用12个字节;所述的数据序列部分存储振动信号数据,格式为双精度浮点数,最大支持64kB容量。

10.如权利要求6所述的一种自由汇流旋涡冲击监测系统,其特征在于:所述的数据传送模块,用于根据约定的数据传输应答协议,将旋涡冲击振动有用成分数据包传送给用户;

所述的数据传输协议采用异步转移模式结合码分多址的方法进行传送,并与TCP/IP协议兼容。