【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机电设备检测；具体地，本专利技术涉及托辊振动检测系统、包括其的带式输送机及其使用方法。
技术介绍
1、托辊是影响输送机使用效果的关键部件之一，约占整机重量的30%～40%，是输送机日常工作中主要管理、维护和更换的对象。托辊在工作中的长时间磨损，不仅增大了运行阻力，而且可能引起胶带撕裂、火灾以及爆炸等事故，进而导致生产停顿，造成重大经济损失。因此，一旦托辊出现磨损或是卡塞现象，工作人员要立即进行托辊更换工作，为带式输送机的安全运行提供必要条件。
2、目前带式输送机沿线托辊监测主要通过传统人工巡检方式实现，由于高温、粉尘和强噪声等环境因素，此种方法存在巡检效率低、可靠性差、主观意识强以及耗时耗力等问题。少数企业采用巡检机器人对托辊进行监测和更换，此种方法存在实时性差、巡检不到位、安装使用复杂以及成本高等问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了托辊振动检测系统、包括其的带式输送机及其使用方法，从而解决或者至少缓解了现有技术中存在的上述问题和其它方面的问题中的一个或多个。
2、为了实现前述目的，本专利技术的第一方面提供了一种基于分布式光纤的带式输送机托辊振动检测系统，其中，所述检测系统包括振动光缆和检测主机，所述检测主机包括：
3、激光模块，所述激光模块用于产生连续光；
4、耦合器，所述耦合器连接所述激光模块，所述耦合器用于根据所述连续光生成探测光和参考光；
5、声光调制模块，所述声光调制模块连接所述耦合
6、光放大模块，所述光放大模块连接所述声光调制模块，所述光放大模块用于放大所述脉冲光；
7、光环形器，所述光环形器连接所述光放大模块，所述光环形器连接所述振动光缆，所述光环形器用于向所述振动光缆传输经过所述光放大模块的脉冲光，并接收返回的散射光；
8、相干检测模组，所述相干检测模组连接所述耦合器和所述光环形器，所述相干检测模组用于将所述参考光分成第一参考光和第二参考光，将所述散射光分成第一散射光和第二散射光，并根据所述第一参考光和所述第二参考光生成参考拍频信号，根据所述第一散射光和所述第二散射光生成散射拍频信号；
9、光电检测模块，所述光电检测模块连接所述相干检测模组，所述光电检测模块用于将所述参考拍频信号和所述散射拍频信号分别转换为参考电信号和散射电信号；
10、检波模块，所述检波模块连接所述光电检测模块，所述检波模块用于对所述参考电信号和所述散射电信号进行滤波；
11、数据采集模块，所述数据采集模块连接所述检波模块，所述数据采集模块中设置有数据采集卡，所述数据采集卡用于对经过所述检波模块输出的参考电信号和散射电信号采样，且采样速率为v；
12、pc，所述pc连接所述数据采集模块，用于接收所述数据采集卡采样的数据。
13、在如前所述的检测系统中，可选地，所述pc中设置有采用mvvm架构的监测模块，所述监测模块包括报警监控模块和设备管理模块，所述报警监控模块用于实现故障报警监测功能、查询功能和统计功能，所述设备管理模块用于对采样频率参数、空间分辨率以及ip地址的设定。
14、在如前所述的检测系统中，可选地，所述监测模块包括view层、view model层和model层，所述view层用于提供用户使用界面，所述view层和所述view model层通过数据绑定方式双向连接，并通过raise property changed接口采用属性通知方式实现数据更新的实时通知。
15、在如前所述的检测系统中，可选地，所述振动光缆沿皮带机一侧托辊支架的槽钢内侧布设，并通过钕铁硼磁铁固定，所述振动光缆为单模普通光缆，每公里损耗低于0.22db，并采用振动敏感型的不锈钢铠装结构。
16、在如前所述的检测系统中，可选地，所述检测系统还包括有上位机，所述上位机用于接收所述检测主机的数据。
17、在如前所述的检测系统中，可选地，所述数据采集卡的采样速率v为250mb/s。
18、在如前所述的检测系统中，可选地，每个所述采样组中采样点的个数n为25。
19、为了实现前述目的，本专利技术的第二方面提供了一种基于前述第一方面中任一项所述的检测系统的振动信号检测方法，其中，所述振动信号检测方法包括以下步骤：
20、步骤a：将所述振动光缆作为传感器沿皮带机一侧托辊支架的槽钢内侧布设，所述振动光缆通过钕铁硼磁铁固定，并用不锈钢扎带加固；
21、步骤b：所述振动光缆实时采集第一托辊振动信号，并将所述第一托辊振动信号传输至所述数据采集模块；
22、步骤c：在所述数据采集模块中，每n个采样点被划分为一个采样组，计算每个采样组中采样信号的相位和，表达式为：
23、，
24、，
25、其中，表示第一采样组中采样信号的相位和，至表示每个采样组中每个采样点的采样信号的相位，表示第n采样组中采样信号的相位和；
26、步骤d：将所述散射电信号第n采样组中采样信号的相位和与所述参考电信号第n采样组中采样信号的相位和对应相加，获得n组最终相位和数据，表达式为：
27、，
28、并计算相邻两组所述最终相位和数据的相位差，表达式为：
29、；
30、步骤e：求取每组数据中相邻两组间的相位差后获得矩阵（m为所述数据采集卡单次采样后，pc获得的所述相位差的数量），将矩阵转置为矩阵,计算的标准差获得第二托辊振动信号；
31、步骤f：分析所述第二托辊振动信号。
32、在如前所述的托辊振动信号检测方法中，可选地，所述步骤f包括以下步骤：
33、步骤ⅰ：对所述第二托辊振动信号进行下采样、高通滤波和带通滤波处理，并采用连续分段的方法对所述第二托辊振动信号进行逐步截取；
34、步骤ⅱ：提取所述第二托辊振动信号的时域特征信息，并通过傅立叶变换获得所述第二托辊振动信号的频域特征信息，进而通过基于所述时域特征和所述频域特征训练后的算法对经过所述的步骤ⅰ的所述第二托辊振动信号进行识别；
35、步骤ⅲ：在实际的带式输送机上进行数据采集实验，提取托辊异常振动噪声特性，将所述振动噪声特性与所述第二托辊振动信号特性进行对比，确认输送机托辊故障的类型。
36、为了实现前述目的，本专利技术的第三方面提供了一种带式输送机，其中，所述带式输送机具有如前述第一方面中任一项所述的检测系统。
37、本专利技术提出了托辊振动检测系统、包括其的带式输送机及其使用方法，本专利技术的托辊振动检测系统可以通过连续分布式测量托辊振动信号从而全方位监测带式输送机托辊健康状况，并且具有定位精度高、测量距离长以及智能化程度高的优点。
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1.一种基于分布式光纤的带式输送机托辊振动检测系统，其特征在于，所述检测系统包括振动光缆和检测主机，所述检测主机包括：
2.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述PC中设置有采用MVVM架构的监测模块，所述监测模块包括报警监控模块和设备管理模块，所述报警监控模块用于实现故障报警监测功能、查询功能和统计功能，所述设备管理模块用于对采样频率参数、空间分辨率以及IP地址的设定。
3. 如权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述监测模块包括View层、View Model层和Model层，所述View层用于提供用户使用界面，所述View层和所述View Model层通过数据绑定方式双向连接，并通过Raise Property Changed接口采用属性通知方式实现数据更新的实时通知。
4.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述振动光缆沿皮带机一侧托辊支架的槽钢内侧布设，并通过钕铁硼磁铁固定，所述振动光缆为单模普通光缆，每公里损耗低于0.22dB，并采用振动敏感型的不锈钢铠装结构。
5.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所
6.如权利要求3所述的检测系统，其特征在于，所述数据采集卡的采样速率V为250MB/S。
7.如权利要求3所述的检测系统，其特征在于，每个所述采样组中采样点的个数N为25。
8.一种基于权利要求1至7中任一项所述的检测系统的振动信号检测方法，其特征在于，所述振动信号检测方法包括以下步骤：
9.如权利要求8所述的托辊振动信号检测方法，其特征在于，所述步骤F包括以下步骤：
10.一种带式输送机，其特征在于，所述带式输送机具有如权利要求1至7中任一项所述的检测系统。
...【技术特征摘要】
1.一种基于分布式光纤的带式输送机托辊振动检测系统，其特征在于，所述检测系统包括振动光缆和检测主机，所述检测主机包括：
2.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述pc中设置有采用mvvm架构的监测模块，所述监测模块包括报警监控模块和设备管理模块，所述报警监控模块用于实现故障报警监测功能、查询功能和统计功能，所述设备管理模块用于对采样频率参数、空间分辨率以及ip地址的设定。
3. 如权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述监测模块包括view层、view model层和model层，所述view层用于提供用户使用界面，所述view层和所述view model层通过数据绑定方式双向连接，并通过raise property changed接口采用属性通知方式实现数据更新的实时通知。
4.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述振动光缆沿皮带...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱科，张少聪，石晟，朱胜强，丁鹏飞，卢舟燕，韩春花，
申请(专利权)人：中煤科工集团上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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