用于设备状态监测的接入网关装置研制

为了满足流程工业设备状态监测的实际需求,研制了一种基于嵌入式Linux操作系统的接入网关装置。文章详述了装置各部分软硬件的组成和具体实现方法。该接入网关成功地解决了用于设备状态监测的无线传感器网络与Modbus/TCP工业以太网之间的互联和集成,测试结果表明该网关具有实用性和可靠性。     

磁流变阻尼器嵌入式传感器设计

分析了磁流变阻尼悬挂系统振动控制和故障诊断所需的状态监测参数,总结了磁流变阻尼器嵌入式传感器设计准则。在此基础上以某型履带车辆磁流变阻尼器研究对象,基于新型传感器技术对其进行了嵌入式传感器设计,优化了磁流变阻尼器控制决策和故障诊断过程中信号采集的方式,有利于提高信号采集的精度和可靠性。通过车辆悬挂装置单自由度振动试验,验证了嵌入式传感器设计方案的可行性,对于磁流变阻尼器在车辆悬挂系统的工程应用起到了重要的指导意义。     

基于CRIO的城轨列车牵引传动系统测试装置的设计

为了实现城轨列车牵引逆变器、牵引电机等状态监测和性能测试,研制了一套列车牵引传动系统测试装置.在介绍基于电压/电流传感器、非接触式速度传感器、CompactRIO数据采集系统以及上位机构建的硬件系统的基础上,阐述了采用LabVIEW虚拟仪器技术的测试数据实时采集、存储、分析和处理等软件模块的具体实现方法.为验证测试装置的性能,针对在实际线路上运行的城轨列车进行了车载测试,结果表明该装置测量精度高,运行稳定可靠,人机界面友好,满足城轨列车牵引传动系统的状态监测和性能测试要求.     

基于激光传感器和嵌入式的工装在线监测系统设计

为了满足工业生产中对距离等信息的实时采集要求,提出了一种以激光传感器为检测端,嵌入式系统为数据处理和控制端的远程监测系统。采用德国SICK公司测距设备OD30-05T1激光测距传感器,以基于ARMV4I的Windows CE嵌入式平台为核心,结合RS485工业总线技术,对多台激光测距传感器进行操作,实现了激光测距系统的数据采集与处理分析。     

煤机设备无线自供电状态监测系统

针对当下煤机设备状态监测系统时效性差、通信电缆铺设困难、需要定期更换电池等问题,提出了一种基于无线传感器网络与自供电技术的监测系统设计方法。系统由能量采集模块、无线传感器网络及监测上位机组成,通过能量采集模块收集煤机设备振动能量为节点电路供电,采用无线传感器网络与上位机实现设备关键状态信息的采集、传输与处理。测试结果表明,系统可在30 m有效范围内实现对煤机设备运行状态的实时监测,能量采集模块最大输出功率可达378 mW,能够有效收集设备振动能量实现系统能源自供给。     

基于CAN总线和SP30传感器的胎压检测系统设计

传统胎压监测系统的不足主要表现在:轮胎置换保养后不能实现自动定位;射频通信过程中的同频干扰问题;轮胎发射器功耗过大.针对以上不足,介绍了一种基于CAN总线和SP30传感器的胎压监测系统设计方案,采用时分多址接入技术,中央控制器通过CAN总线上低频模块分时唤醒各个轮胎发射器采集压力、温度等传感器数据,再通过射频通讯将测量数据上传中央控制器.中央控制器采用嵌入式ARM9内核的硬件平台和Linux操作系统,建立嵌入式Web服务器,可扩展为一个多功能的车载控制器.     

串口和以太网通信技术在油液在线监测系统中的应用

油液在线监测是设备润滑磨损状态监测技术发展的重要方向,而通信技术在油液在线监测控制系统中有着举足轻重的作用.针对设备润滑磨损监控开发的油液在线监测系统由上位机和下位机组成,采用以太网技术实现上、下位机的通信.上位机实现对被监测润滑油参数的实时显示、趋势分析、数据存储、数据导出、故障报警及诊断等;下位机集磨损、黏度等多种传感器采用PC104实现被监测润滑油数据的采集与处理,并利用嵌入式处理器中的异步通信接口(串口技术)与PC104进行数据交换,从而实现该技术在设备油液在线监测系统中的应用.     

基于STM32的动车组轴端加速度监测装置设计

针对目前动车组轴端加速度监测装置体积较大、质量较重,读取数据不方便,各装置之间的数据同步性较低等缺陷,设计了基于STM32的动车组轴端加速度监测装置。该装置由硬件系统和软件系统构成。硬件系统主要由采集处理主机、压电式加速度传感器组成,其中采集处理主机主控芯片为STM32F407;软件系统由嵌入式软件系统和上位机组成,嵌入式软件系统采用RT-Thread实时操作系统,上位机采用QT框架开发,用于显示加速度数据的频域特征。行车实验表明:监测装置可以对动车组轴端加速度进行实时监测,读取数据方便、设备稳定性较好。校准实验表明:监测装置监测到的加速度误差小于5%,具有较高的精度。     

基于无线传感器节点的化工设备状态监测研究

为提高化工设备状态监测能力,创建了一种基于无线传感器节点的化工设备状态监测模型.采用无线传感器组网的方法进行化工设备状态参数分析和特征提取,通过参数辨识和节点优化部署的方法,进行化工设备状态参数融合和节点轮换调度.提取化工设备状态的特征量,对采集的化工设备状态信息进行谱密度特征分析,根据无线传感节点采集到的化工设备状态信息谱密度特征差异性进行异常状态特征检测和分析,实现了化工设备状态监测和工况可靠性分析.仿真结果表明:该方法可靠性高,稳定性好,提高了化工设备的稳态工作能力.     

基于Modbus协议的智能电气监控系统

设计了一种基于Modbus协议的电气开关柜智能监测系统.该装置由探测器、现场监控器、嵌入式监控主机组成.现场监控器能实时采集配电箱里面的电流、电压、温度、漏电流、浪涌保护的失效状态等信息,并作出预警、报警、输出脱扣动作;同时基于Modbus协议,经RS -485总线将数据传输回到嵌入式监控主机上进行储存、查询、输出打印等处理.     

基于射频通信的液力耦合器多点监测系统的研究

为了实现对液力耦合器机组的多点实时监控、组网传输并及时报警,设计了一种基于射频通信的液力耦合器多点温度、压力监测系统.该方案可实现现场单台接收设备同时采集并上传多台液力耦合器的状态参数,利用 LoRa 通信实现局域组网,配合相关通信协议实现高效组网、便捷监测的效果.并针对传感器设计与厂区局域网建立方面涉及到的射频传输、天线设计、组网建立、实时监控等难点重点进行方案分析,并进行必要的实验测试.测试结果表明:传感器信号质量高,传输数据稳定;LoRa 通信组网传输信号稳定、范围广,基本可满足现场使用需求.     

图像式角位移测量的光栅偏心度监测系统

图像式角位移测量装置中,光栅的安装偏心标定结果直接影响着角位移测量的精度。为此,本文设计了一种用于调试图像式角位移测量装置光栅偏心度的系统。首先,根据图像式角位移测量机理,提出了基于线阵图像传感器的标定光栅偏心度监测原理;然后,在图像传感器上建立了偏心调试监测信号的模型,并提出存在偏心时偏心监测信号的变化机理;最后,对某型号角位移测量装置进行了实验,并给出了调试建议。实验表明,经过调节误差均方差由1017″降低到12.8″。本文设计的偏心监测系统能够实现对标定光栅的高精度安装调试,提高了图像式角位移测量装置的批量生产效率。     

基于2.4GHz模块的轮胎内温度压力测试系统设计

提出一种新的轮胎内温度压力测试的解决方案,即基于2.4GHz无线信息传输模块构成轮胎内温度压力测试装置.文中给出了其工作原理与硬件选型,完成DS18B20温度传感器与微处理器的接口、压力信号采集的前置放大电路、RFW102与微处理器的接口3个主要硬件模块的设计.在软件设计方面,完成温度压力信号采集软件的实现,制定了无线信息传输协议,并完成了传输软件的设计.经测试,所研究基于2.4 GHz模块的轮胎内压测试系统实验运行正常.     

低温环境下MEMS动态测试系统

研制了低温环境下MEMS动态特性测试系统.对低温环境的产生及其关键问题、低温环境下的激励方法、信号检测方法,及高速数据采集方法进行了初步研究.采用半导体冷阱产生低温环境,为防止低温下结霜对测试精度造成影响,测试在真空环境中进行.研制了基于压电陶瓷的底座激励装置,用于低温环境下对微器件激励.采用2种方法用于低温环境下微器件振动响应信号的检测,一种是采用内置敏感元件的方法,被测微器件受到激励后自身输出信号,经高速数据采集单元采集进入计算机;另一种是采用激光多普勒测振仪在低温环境外部进行检测.以LabVIEW为平台开发了测试系统控制软件,实现了微器件激励、数据采集、存储自动化.对系统的总体设计、硬件组成、系统功能、实验研究等方面作出了详细阐述.     

Note: Signal conditioning of a hot-film anemometer for a periodic flow rate monitoring system

A flow monitoring system based on a constant temperature hot-film anemometer is presented. The device has been designed to monitor a dispensing process of extremely low quantities of adhesive material. The monitoring device presented in this paper is useful in industrial applications where exact flow speed tracking is not needed, but reliability and tolerance to parameters variability are essential. During the design of the device, problems related to the physical characteristic of the calorimetric sensor, in particular its thermal capacitance, and to the periodic nature of the monitored flow have been taken into account and suitable solutions have been implemented. The schematic representation of the monitoring device together with the experimental results obtained by monitoring fluids with different physical characteristics are presented.     

基于无线模块的反应釜清洗头实时监测系统

为了解决化学工业反应釜清洗工况的安全生产问题,研制了清洗头实时监测系统。针对国外原方案中传感器容易挂料且难以清理的缺点,采用加速度传感器监测釜体表面振动信号,通过信号的相关分析,实时监测清洗头工作情况,解决了传感器挂料对监测可靠性的影响。在信号传输中采用无线信号模块代替原有有线电缆的连接,减少了复杂工业现场的连线成本,提高了可靠性。     

基于虚拟仪器的可视化电力设备在线红外监控系统研究

对变电站主要电力设备红外测温仪在线监测进行研究,重点研究了基于红外测温仪与视频信号结合扫描的在线监测系统。设计并构建了系统,使其能利用红外测温仪扫描电力设备并形成可视的温度分布及变化模型。本系统可以将设备的图像监控画面和可视化的红外测温信号结合起来,对设备进行远程红外测温,并将返回的温度值加以存储和分析,经网络传至控制终端,利用软件形成电力设备温度分布及变化过程模型,分析并监视变电站或设备的运行情况。     

集成生物微环境测量CMOS传感芯片研究

基于标准0.6 μm CMOS工艺设计实现了单片集成可用于细胞外微环境溶液pH值和温度同时检测的混合信号生物传感芯片.利用多层浮栅结构场效应管作为pH值传感单元,在恒流恒压电路控制下得到与pH值成反比的电压输出.pH敏感器件与参比器件的差模输出方式有效减小了电路和溶液的噪声.pH值在1～13范围内,传感器平均灵敏度为35.5 mV/pH,线性度优于3.2%.芯片上还集成了与绝对温度成正比的温度传感器,可实时检测生物微环境溶液的温度变化,在25～100℃范围内,输出线性度优于1.7%,平均灵敏度为8.8 mV/℃.此外,构建了传感芯片的原型应用电路,对传感器的输出电压进行软件修正后以温度和pH值形式进行显示,以实现两个参数的实时监测.在25~70 ℃温度范围内,温度测量偏差在-0.6～+1.1 ℃以内,pH值的测量偏差≤±0.3 pH.该芯片具有一定的可重用性,既可用来研究温度变化对细胞微环境溶液pH值的影响,又可作为IP核兼容集成于相同工艺的其他传感器电路中.     

Real‐Time Monitoring of Tool Fracture in Turning Using Sensor Fusion

The sensor fusion method using both an acoustic emission (AE) sensor and a built-in force sensor is introduced for on-line tool condition monitoring during turning. The cutting force was measured by a built-in piezoelectric force sensor, which was inserted in the tool turret housing of an NC lathe. FEM analysis was carried out to locate the most sensitive position for the sensor. A burst of AE signal was used as a triggering signal to inspect the cutting force. A significant drop in cutting force indicated tool breakage. The algorithm was implemented in a DSP board and the monitoring system was installed on a CNC lathe in an FMS line for in-process tool-breakage detection. The proposed system showed an excellent monitoring capability.     

机械密封可控性研究及其工程应用问题的探讨

从理论和实践两方面分析了机械密封可控性研究工程应用的可行性。对前人研究成果归纳总结表明,机 械密封的控制参数主要有端面温度、膜厚、摩擦转矩、泄漏量和端面比压,执行机构主要有电磁铁和调节阀和 液压缸等形式。同时指出带有端面温度测量传感器的静环,结构复杂、安装不便;端面膜厚测量可信度低;主 轴间串联传感器测量扭矩只适合于无负荷机械密封测试。根据生产装置上应用的机械密封控制系统的工作要 求,提出了由机械密封、转矩传感器、空心O形密封圈、信号调节器、中央处理器和执行器组成的机械密封控 制系统。