智能磨音頻譜分析儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及檢測球磨機負荷的裝置，具體涉及一種智能磨音頻譜分析儀。其特征在于：傳感器（1）采集的球磨機音頻信號，經過信號隔離單元（2），進入由CPU（6）控制的信號放大單元（3）進行自動增益調整，然后進入由CPU（6）控制的帶通掃描單元（4）和A/D采樣單元（7），進行頻帶細化采集和分析運算處理，最終轉換為標準信號，由4-20mA單元（10）輸出，CPU（6）同時控制通訊單元（9）和人機交互單元（8）。本實用新型具有抗干擾能力強，準確性高，操作使用簡單，成本低廉等優點。特別適合于選礦廠惡劣環境下球磨機負荷檢測。
【專利說明】智能磨音頻譜分析儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及檢測球磨機負荷的裝置，具體涉及一種智能磨音頻譜分析儀。
【背景技術】
[0002]球磨機負荷檢測除磨音之外，還有機械振動、磨機進出口壓差、有功功率、應變力等。在球磨機的軸承上即可測出球磨機滾筒的振動特性，采用安裝在軸承上的壓電式加速度傳感器來檢測球磨機的機械振動，這種方式在現場安裝和維護上相對復雜。通過滾筒出、入口差壓信號也能反映球磨機負荷的變化，但這種方式動態響應慢，壓差測定同時受到磨機轉速、提升板類型和磨損率以及粒度分布等影響，檢測精度受到較大影響，不利于現場控制。應變力檢測在反映球磨機負荷時，物料的充填率以及物料與水之間比例對測定結果的影響較大，會產生很大誤差。
[0003]現有的球磨機負荷音頻檢測設備是對磨機內部的聲音強度進行檢測而反映磨機狀態的。以中國專利號200720185311.5的實用新型專利為例，其采用模擬電路整體包絡提取方式，由傳感器采集音頻交流信號，然后經過交流放大，有效值變換，V/I變換，直接進行4-20mA輸出。這種檢測設備容易受到周圍噪聲影響，抗干擾能力弱，檢測精度低，調試繁復，
需要手動調整零點，量程等。
【發明內容】
[0004]針對現有球磨機負荷檢測設備存在的缺陷，提出了一種抗干擾能力強，準確性高，操作使用簡單，成本低廉的智能磨音頻譜分析儀。
[0005]解決上述技術問題所采取的措施是:一種智能磨音頻譜分析儀，其特征在于--傳感器I采集的球磨機音頻信號，經過聲電轉換為交流電信號，交流電信號經過信號隔離單元2，進入由CPU6控制的信號放大單元3進行自動增益調整，然后進入由CPU6控制的帶通掃描單元4和A/D采樣單元7，進行頻帶細化采集和頻譜分析處理，最終轉換為標準信號，由4-20mA單元10輸出，CPU6同時控制通訊單元9和人機交互單元8。
[0006]傳感器I采用駐極體傳感器或者號筒拾音器，信號隔離單元2采用變壓器隔離，使傳感器與主機進行隔離。CPU6控制的帶通掃描單元4將球磨機磨音信號進行頻率分段采集，主要分析能量集中的40-6000hz頻率的磨音信號，將其按照三分之一倍頻程劃分為20段，尋找其中變化最敏感的5段，帶通掃描單元4由高通濾波器電路和低通濾波器電路組成，CPU6由內部固化程序控制濾波器上下限頻率，形成連續帶通掃描，同時采集球磨機正常負荷，空腹負荷，漲肚負荷數據模型，并以此模型為基礎進行頻譜分析。將變化不敏感頻段剔除掉，有效提高了抗干擾能力，使檢測更加準確。信號放大單元3自動增益調整采用CPU6控制數字電位器調整運放的放大倍數實現。CPU6采用單片機或者ARM芯片等。
[0007]本實用新型與現有技術相比，球磨機的聲音檢測具備很大的優勢，屬于非接觸型測量，現場安裝方便，利于維護。由于采用參數自動調節電路，如自動調整增益，增加了人機交互，使操作使用更加簡單。頻率分段采集對磨機負荷變化的反應更為準確靈敏，可剔除對 反應磨機負荷狀況不敏感的頻段，提高了抗干擾能力，準確性更高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為智能磨音頻譜分析儀功能框圖；
[0009]圖2為信號隔離單元2和信號放大單元3電路圖；
[0010]圖3為帶通掃描單元4電路圖。
【具體實施方式】
[0011]結合附圖詳細說明本實用新型專利的結構。
[0012]一種智能磨音頻譜分析儀，見圖1，CPU6是智能磨音頻譜分析儀的控制核心。它采用了飛利浦公司的微控制器P89C58X2，主要負責控制信號放大單元3，帶通掃描單元4，A/D采集單元7,4-20mA單元10,通訊單元9,人機交互單元8。
[0013]信號隔離單元2采用變壓器T2隔離，外圍與電容C11，電阻R14，電容C12構成信號耦合傳輸。信號放大單元3的反饋電阻X2A采用可調節的數字電位器X9241，使儀表具備了增益自動調節功能，X9241把幾個E2P0T非易失性數字電位器集成在一起的單片CMOS微電路，具有二線串行I2C總線接口，易于軟件控制，可直接讀出、寫入滑動端位置，可級聯使用等先進特性，準確性和穩定性優于普通的電位器。運放LF1A，LF1B，LF1C均為LF347。LFlA與電阻R15，電阻R16，電容C15，電容C18構成固定增益放大電路，電容C13，電容C14用于運放電源去耦。LFlB與反饋電阻X2A，電阻R17，電阻R18，電阻R19，電容C16構成自動增益放大電路，由微控制器P89C58X2串行控制。LFlC與R20, R21, R12, R13, R22, D4, D5, D6, J2構成信號幅度選擇與保護電路。然后信號輸出連接到帶通掃描單元4。
[0014]帶通掃描單元4是由低通濾波器集成電路IC100和高通濾波器集成電路IClOl及其外圍電路構成。低通濾波器集成電路ICioo采用AMI公司的開關電容低通濾波器S3528，高通濾波器集成電路IClOl采用AMI公司的開關電容高通濾波器S3529。IC100與R101，R102，C103, R100, X100, R103, C104, C105 構成低通濾波器，
[0015]A/D轉換單元7采用美國國家半導體公司的ADC0834。該芯片的主要性能指標是:4通道、8位串行總線、轉換速度32us、外部參考電壓5V。模擬輸入端信號經過前端的信號調理，使幅值在A/D轉換器量程的2/3左右，這樣提高了 AD的轉換精度。4-20mA單元10由數模轉換芯片MAX550、電壓電流轉換器AD694組成。人機交互單元8采用芯片HD7279來實現四位LED和四個按鍵輸入。通訊單元9采用RS485通訊方式。
【權利要求】
1.一種智能磨音頻譜分析儀，其特征在于:傳感器(I)采集的球磨機音頻信號，經過信號隔離單元(2)，進入由CPU (6)控制的信號放大單元(3)進行自動增益調整，然后進入由CPU (6)控制的帶通掃描單元(4)和A/D采樣單元(7)，進行分析運算，最終轉換為標準信號，由4-20mA單元(10)輸出，CPU (6)同時控制通訊單元(9)和人機交互單元(8)。
2.根據權利要求1所述的智能磨音頻譜分析儀，其特征在于:傳感器(I)采用駐極體傳感器或者號筒拾音器。
3.根據權利要求1所述的智能磨音頻譜分析儀，其特征在于:信號隔離單元(2)采用變壓器隔離。
【文檔編號】G01H11/06GK203719760SQ201320803292
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】尹毅強, 趙健, 王世新, 李云龍, 信美華, 周強, 洪英浩, 石川, 王浩, 李興華, 王群, 姜坤 申請人:丹東東方測控技術股份有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
