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智能磨音頻譜分析儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及檢測球磨機(jī)負(fù)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(jī)音頻信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)隔離單元（2），進(jìn)入由CPU（6）控制的信號(hào)放大單元（3）進(jìn)行自動(dòng)增益調(diào)整，然后進(jìn)入由CPU（6）控制的帶通掃描單元（4）和A/D采樣單元（7），進(jìn)行頻帶細(xì)化采集和分析運(yùn)算處理，最終轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，由4-20mA單元（10）輸出，CPU（6）同時(shí)控制通訊單元（9）和人機(jī)交互單元（8）。本實(shí)用新型具有抗干擾能力強(qiáng)，準(zhǔn)確性高，操作使用簡單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。特別適合于選礦廠惡劣環(huán)境下球磨機(jī)負(fù)荷檢測。
【專利說明】智能磨音頻譜分析儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及檢測球磨機(jī)負(fù)荷的裝置，具體涉及一種智能磨音頻譜分析儀。
【背景技術(shù)】
[0002]球磨機(jī)負(fù)荷檢測除磨音之外，還有機(jī)械振動(dòng)、磨機(jī)進(jìn)出口壓差、有功功率、應(yīng)變力等。在球磨機(jī)的軸承上即可測出球磨機(jī)滾筒的振動(dòng)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(jī)的機(jī)械振動(dòng)，這種方式在現(xiàn)場安裝和維護(hù)上相對復(fù)雜。通過滾筒出、入口差壓信號(hào)也能反映球磨機(jī)負(fù)荷的變化，但這種方式動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，壓差測定同時(shí)受到磨機(jī)轉(zhuǎn)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(xiàn)場控制。應(yīng)變力檢測在反映球磨機(jī)負(fù)荷時(shí)，物料的充填率以及物料與水之間比例對測定結(jié)果的影響較大，會(huì)產(chǎn)生很大誤差。
[0003]現(xiàn)有的球磨機(jī)負(fù)荷音頻檢測設(shè)備是對磨機(jī)內(nèi)部的聲音強(qiáng)度進(jìn)行檢測而反映磨機(jī)狀態(tài)的。以中國專利號(hào)200720185311.5的實(shí)用新型專利為例，其采用模擬電路整體包絡(luò)提取方式，由傳感器采集音頻交流信號(hào)，然后經(jīng)過交流放大，有效值變換，V/I變換，直接進(jìn)行4-20mA輸出。這種檢測設(shè)備容易受到周圍噪聲影響，抗干擾能力弱，檢測精度低，調(diào)試繁復(fù)，
需要手動(dòng)調(diào)整零點(diǎn)，量程等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有球磨機(jī)負(fù)荷檢測設(shè)備存在的缺陷，提出了一種抗干擾能力強(qiáng)，準(zhǔn)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(shù)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(jī)音頻信號(hào)，經(jīng)過聲電轉(zhuǎn)換為交流電信號(hào)，交流電信號(hào)經(jīng)過信號(hào)隔離單元2，進(jìn)入由CPU6控制的信號(hào)放大單元3進(jìn)行自動(dòng)增益調(diào)整，然后進(jìn)入由CPU6控制的帶通掃描單元4和A/D采樣單元7，進(jìn)行頻帶細(xì)化采集和頻譜分析處理，最終轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，由4-20mA單元10輸出，CPU6同時(shí)控制通訊單元9和人機(jī)交互單元8。
[0006]傳感器I采用駐極體傳感器或者號(hào)筒拾音器，信號(hào)隔離單元2采用變壓器隔離，使傳感器與主機(jī)進(jìn)行隔離。CPU6控制的帶通掃描單元4將球磨機(jī)磨音信號(hào)進(jìn)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(hào)，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(nèi)部固化程序控制濾波器上下限頻率，形成連續(xù)帶通掃描，同時(shí)采集球磨機(jī)正常負(fù)荷，空腹負(fù)荷，漲肚負(fù)荷數(shù)據(jù)模型，并以此模型為基礎(chǔ)進(jìn)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(zhǔn)確。信號(hào)放大單元3自動(dòng)增益調(diào)整采用CPU6控制數(shù)字電位器調(diào)整運(yùn)放的放大倍數(shù)實(shí)現(xiàn)。CPU6采用單片機(jī)或者ARM芯片等。
[0007]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，球磨機(jī)的聲音檢測具備很大的優(yōu)勢，屬于非接觸型測量，現(xiàn)場安裝方便，利于維護(hù)。由于采用參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)電路，如自動(dòng)調(diào)整增益，增加了人機(jī)交互，使操作使用更加簡單。頻率分段采集對磨機(jī)負(fù)荷變化的反應(yīng)更為準(zhǔn)確靈敏，可剔除對 反應(yīng)磨機(jī)負(fù)荷狀況不敏感的頻段，提高了抗干擾能力，準(zhǔn)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(hào)隔離單元2和信號(hào)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(shí)施方式】
[0011]結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型專利的結(jié)構(gòu)。
[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(fù)責(zé)控制信號(hào)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(jī)交互單元8。
[0013]信號(hào)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(gòu)成信號(hào)耦合傳輸。信號(hào)放大單元3的反饋電阻X2A采用可調(diào)節(jié)的數(shù)字電位器X9241，使儀表具備了增益自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，X9241把幾個(gè)E2P0T非易失性數(shù)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(dòng)端位置，可級(jí)聯(lián)使用等先進(jìn)特性，準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性優(yōu)于普通的電位器。運(yùn)放LF1A，LF1B，LF1C均為LF347。LFlA與電阻R15，電阻R16，電容C15，電容C18構(gòu)成固定增益放大電路，電容C13，電容C14用于運(yùn)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(gòu)成自動(dòng)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(gòu)成信號(hào)幅度選擇與保護(hù)電路。然后信號(hào)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(gòu)成。低通濾波器集成電路ICioo采用AMI公司的開關(guān)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(guān)電容高通濾波器S3529。IC100與R101，R102，C103, R100, X100, R103, C104, C105 構(gòu)成低通濾波器，
[0015]A/D轉(zhuǎn)換單元7采用美國國家半導(dǎo)體公司的ADC0834。該芯片的主要性能指標(biāo)是:4通道、8位串行總線、轉(zhuǎn)換速度32us、外部參考電壓5V。模擬輸入端信號(hào)經(jīng)過前端的信號(hào)調(diào)理，使幅值在A/D轉(zhuǎn)換器量程的2/3左右，這樣提高了 AD的轉(zhuǎn)換精度。4-20mA單元10由數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片MAX550、電壓電流轉(zhuǎn)換器AD694組成。人機(jī)交互單元8采用芯片HD7279來實(shí)現(xiàn)四位LED和四個(gè)按鍵輸入。通訊單元9采用RS485通訊方式。
【權(quán)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(jī)音頻信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)隔離單元(2)，進(jìn)入由CPU (6)控制的信號(hào)放大單元(3)進(jìn)行自動(dòng)增益調(diào)整，然后進(jìn)入由CPU (6)控制的帶通掃描單元(4)和A/D采樣單元(7)，進(jìn)行分析運(yùn)算，最終轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，由4-20mA單元(10)輸出，CPU (6)同時(shí)控制通訊單元(9)和人機(jī)交互單元(8)。
2.根據(jù)權(quán)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(hào)筒拾音器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能磨音頻譜分析儀，其特征在于:信號(hào)隔離單元(2)采用變壓器隔離。
【文檔編號(hào)】G01H11/06GK203719760SQ201320803292
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】尹毅強(qiáng), 趙健, 王世新, 李云龍, 信美華, 周強(qiáng), 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(shù)股份有限公司