基于压电传感器的矿井主排水泵振动信号采集系统设计

本研究论文聚焦于矿井主排水泵故障诊断中的关键技术——振动信号采集系统的设计。矿井主排水泵由于长期运行和频繁启停，容易产生机械故障，而这些故障通常会体现在振动信号中，含有显著的非线性和异常成分。因此，通过实时监测和分析振动信号，可以实现故障的早期预警，提升维修效率。 该系统设计旨在解决王庄煤矿540风井主排水泵的振动信号采集问题，现有自动化控制系统虽然能够监控流量、电压、电流等参数，但无法获取到关键的振动信息。设计团队选择了稳定性高且能满足高速采集要求的ARM单片机作为核心控制单元，这使得系统具有良好的功能扩展性，便于进行操作系统移植、人机交互界面优化以及与其他系统的通信。 系统硬件设计包括4个输入通道，每个通道都配备了压电加速度传感器，用于测量三维振动（x、y、z轴），还有一个备用通道。传感器输出的模拟信号经过调理电路处理后，转化为数字信号，进一步传输到单片机进行处理和存储。系统还配备有液晶显示屏，实现实时显示测量状态，一旦检测到故障，会立即报警并停止测量，提高了系统的实用性与故障应对能力。 在选型上，考虑到矿井环境的特殊性，选择了具有高性价比、安装简便、抗潮湿、抗粉尘和有害气体的电压输出型压电加速度传感器。这表明设计者充分考虑了实际工作环境对传感器性能的需求。 该研究不仅详细阐述了振动信号采集系统的设计思路，还突出了其在矿井主排水泵故障预防中的关键作用，为提升矿井设备维护的效率和可靠性提供了实用的解决方案。通过这样的设计，可以实现更精准的故障诊断，减少突发性停机，保障矿井的正常生产运营。