LC无源无线转速传感器在智能轴承中的应用文献综述

 2023-08-04 05:08
  1. 文献综述(或调研报告):

轴承作为旋转机械的核心部件,在许多行业中都发挥着重要作用。而转速作为轴承的关键参数,对于系统状态监测,过程控制和故障诊断至关重要。因此,在各种工业过程中都需要精确而可靠的转速测量。

根据旋转部件正常工作的工业环境,轴承转速测量传感器应有以下要求。由于轴承工作时处于旋转状态,因此需要无线信号传输;运转时应避免更换电源,因此最好是无源传感器;由于轴承内部空间有限,传感器应体积足够小;轴承高速运转时可达200℃,因此传感器应耐高温。

而传统转速测量并不能很好的符合以上条件,下面将例举几种传统转速测量方法。目前比较常用的主流途径是利用测速编码器,测速编码器一般与轴相联。在工作时,测速编码器输出脉冲,计数器收到脉冲。单位时间内收到的脉冲总量随轴的转速而变化。经解码与信号处理,即可得出转速情况。常用的编码器分为电磁式、光电式和电容式【1】。电磁式编码器利用电磁感应原理,以磁栅在转动过程中的计数方法为基础,通过输出的高低电平的频率来判断轴承的转速它们的鲁棒性极好,因为磁场几乎不受外界影响【2】。光电编码器利用光栅以及入射、反射等光信号进行计数,光学编码器通常用于检测由光学程序制造的代码盘,与电磁编码器的制造过程不同,该过程适用于大件数且鲁棒性是有限的【3】。电容式编码器利用轴与探测头形成电容器进行电容值的测量【4】。

使用单静电传感器和双静电传感器也能测量转速。装置由转子和外部静电传感器组成。当转子旋转时,由于转子表面与空气之间的相对运动,其表面带静电。由静电感应理论,由于转子表面的电荷,与转子相邻放置的电极上将产生感应电荷。我们用合适的电荷检测电路检测电极上感应电荷的波动并生成随机信号。此信号是周期性的,显然周期等于转子的旋转周期。来自电极的原始电流信号非常微弱,因此需要后续高性能的信号调节和处理单元进行处理,其中包括电流-电压转换器,放大器和滤波器【5】。

此外,随着图像处理技术的发展,轴承转速测量也可通过数字图像处理的方法实现。该装置由带简单标记的转子,摄像头以及图像处理系统组成。通过对采集的图像进行去噪,直方图均衡和圆霍夫变换进行预处理,然后通过相似性评估方法进行处理,以获得图像的相似度。最后,通过对重组信号进行Chirp-Z变换即可获得转速。【6】

然而,上述传统转速测量装置体积大、功耗大、成本高。不能符合工业智能化的潮流。因此,拥有无源无线的工作方式,以及具备微型化、耐高温的特性的LC转速传感器则成为转速测量装置的不二之选。

LC 传感器具有无源无线的工作特性,尤其适用在一些特殊场合,例如高温易燃易爆的环境、密闭狭小的空间以及旋转的工作组件等。无线 LC 传感器在智能轴承中具有优势,近年已开始利用这种方法进行轴承温度的测量。自从1967年提出第一个LC无源无线传感器以来,它已经在各个领域得到了发展【7】。

LC传感器通常由与感测电容器连接的螺旋电感器构成,形成LC谐振槽。电容器响应于所关注的参数而变化(这里的参数是转速),从而导致其谐振频率发生偏移【7】。为了无线询问LC传感器,将读出线圈与传感器磁耦合,并通过监测读出线圈的阻抗或输入回波损耗来检测传感器的谐振频率。

LC传感器可应用于压力测量,比如有一种将平面螺旋线圈与市售的弹性体和铁氧体相结合制造的力传感器【8】。该传感器能够检测施加的垂直接触力,经济且具有成本效益。与其他已发布的传感器相比,由于该传感器结构简单,维护复杂性降低,并且可通过低成本的简单工艺制造,易于集成以及可直接修改结构,故具有很高的可制造性。无线无源LC传感器由全无源器件构成,其在传感器的信号输出方面不再依赖各种互联线传输信号,这样一来就使其应用范围被扩展到复杂恶劣的环境中,因此无源LC压力传感器的研究主要面向恶劣环境应用,其中典型研究为高温压力传感器和植入式眼压传感器【9】。

LC传感器还可用于测量密闭环境中的湿度。然而,利用一些传统有源传感器来监测密封环境(例如食品包装)中的湿度是具有挑战性的,在密封环境中,传感器与阅读器之间的物理连接通常很困难,甚至在某些情况下甚至是不可能的【10】。而LC传感器无源无线的工作特性则完美地适应密闭环境的湿度测量。

剩余内容已隐藏,您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

以上是毕业论文文献综述,课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。