CN103217552A - 带自激诊断的压电式加速度传感系统 - Google Patents

带自激诊断的压电式加速度传感系统 Download PDF

Info

Publication number
CN103217552A
CN103217552A CN201310154694XA CN201310154694A CN103217552A CN 103217552 A CN103217552 A CN 103217552A CN 201310154694X A CN201310154694X A CN 201310154694XA CN 201310154694 A CN201310154694 A CN 201310154694A CN 103217552 A CN103217552 A CN 103217552A
Authority
CN
China
Prior art keywords
self
excitation
piezoelectric
signal
piezoelectric element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310154694XA
Other languages
English (en)
Inventor
聂泳忠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
XIAMEN NIELL ELECTRONIC CO Ltd
Original Assignee
XIAMEN NIELL ELECTRONIC CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by XIAMEN NIELL ELECTRONIC CO Ltd filed Critical XIAMEN NIELL ELECTRONIC CO Ltd
Priority to CN201310154694XA priority Critical patent/CN103217552A/zh
Priority to PCT/CN2013/079593 priority patent/WO2014176829A1/zh
Publication of CN103217552A publication Critical patent/CN103217552A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/09—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up
    • G01P15/0915—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up of the shear mode type

Abstract

本发明公开了一种带自激诊断的压电式加速度传感系统，包括压电组件、自激振荡模块和运算模块；自激振荡模块设于压电组件一端，用于产生振动信号；压电组件感应自激振荡模块的振动信号并转换成电压信号；运算模块采集自激振荡模块的激励电压信号和压电组件输出的电压信号进行比较运算。本发明是利用逆压电效应原理，使传感器中的压电材料发生震动，通过对比输出信号和激励信号，实现对传感器故障的监测，降低了故障检测成本，节约人力物力，操作性强，方便快捷。

Description

带自激诊断的压电式加速度传感系统
技术领域
    本发明涉及加速度传感器技术领域，尤其涉及一种带自激诊断故障的压电式加速度传感系统。
背景技术
在自动控制领域中，传感器是获取信息的主要装置，当传感器出现故障或失效时，将给后续的监测控制、系统故障诊断等带来严重的影响，并可能造成不可估量的损失，因此传感器的故障诊断问题就显得极其重要。传统故障诊断方式主要有人工定期校准和通过数据处理的方法实时分离出传感器的故障信息，例如硬件冗余法；人工定期校准浪费人力物力，而且可操作性不强，而硬件冗余法，需要两个以上的传感器测量同一个监测点，成本较高。
压电式加速度传感器利用压电元件的压电效应去检测力学量，无需外界电源供电，并且具有通频带宽，耐高温，受外界干扰小等优点，在军用、民用领域都有广泛的应用，因此其故障诊断的方法具有较高的研究价值。
发明内容
本发明提供一种带自激诊断故障的压电式加速度传感系统，利用逆压电效应原理，外设振荡模块，使传感器中的压电材料产生震动，通过对比传感器的输出信号和激励信号，实现对传感器故障的监测。克服了现有技术中存在的成本高、浪费人力物力、操作性不强等问题。
本发明采用以下技术方案来实现：一种带自激诊断的压电式加速度传感系统，包括压电组件、自激振荡模块和运算模块；自激振荡模块设于压电组件一端，用于产生振动信号；压电组件感应自激振荡模块的振动信号并转换成电压信号；运算模块采集自激振荡模块的激励电压信号和压电组件输出的电压信号进行比较运算。
优选的，所述自激振荡模块包括激励电源、压电元件二和电极。
优选的，所述自激振荡模块包括自激蜂鸣器。
进一步的，所述自激蜂鸣器为压电蜂鸣器。
优选的，所述运算模块包括信号比较电路。
进一步的，所述信号比较电路为电压比较器。
进一步的，所述压电组件包括支架、压电元件一、质量块、和电路板；所述自激振荡模块设于支架底面，且与支架之间设有一绝缘片。
本发明的有益效果是，利用逆压电效应原理，使自激振荡模块中的压电材料发生震动，从而带动传感器中的压电材料震动，通过对比输出信号和激励信号，实现对传感器故障的监测，降低了故障检测成本，节约人力物力，操作性强，方便快捷。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
   附图标号说明：1、压电组件；11、电路板；12、压电材料一；13、质量块；14、支架；15、绝缘片；2、自激振荡模块；21、压电材料二；22、电极；23、激励电源；3、运算模块；31信号比较电路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，为本发明的结构示意图，一种带自激诊断的压电式加速度传感系统，包括压电组件1、自激振荡模块2和运算模块3。压电组件1包括电路板11、压电材料一12、质量块13、支架14；自激振荡模块2固定在压电组件1的一端，用于产生振动信号；压电组件1感应自激振荡模块2的振动信号并转换成电压信号；运算模块3采集自激振荡模块2的激励电压信号和压电组件输出的电压信号进行比较运算。
自激振荡模块2包括激励电源23、电极22和压电材料二21。自激振荡模块2设于支架14底面，且与支架14之间设有一绝缘片15，电极22设置在压电材料二21的两端，其中一端电极与绝缘片15固定，激励电源23电连接电极22和运算模块3。运算模块3包括信号比较电路31，信号比较电路31可以为电压比较器，用于比较传感器压电组件1的输出电压和激励电源23的电压值。压电材料一12和压电材料二21为压电陶瓷片。自激振荡模块2亦可由包括压电蜂鸣器在内的各种自激蜂鸣器组成，或任何可以通过电激励产生振荡的器件。
工作原理如下：压电材料二21在激励电源23的作用下产生逆压电效应，输出振动信号并传递给压电组件1，压电组件1将接收到的振动信号转换成电信号，并经过电路板处理后转换为输出电压信号。信号比较电路模块接收此电压信号，并与激励电源的电压做比较，通过比较的结果判断加速度传感器是否能正常工作。
本发明除了适用实施例中的环形剪切型压电组件，也适用于三角剪切型等其他结构的压电组件。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种带自激诊断的压电式加速度传感系统，包括压电组件，其特征在于：还包括自激振荡模块和运算模块；所述自激振荡模块设于压电组件一端，用于产生振动信号；压电组件感应自激振荡模块的振动信号并转换成电压信号；所述运算模块采集自激振荡模块的激励电压信号和压电组件输出的电压信号进行比较运算。
2.如权利要求1所述带自激诊断的压电式加速度传感系统，其特征在于：所述自激振荡模块包括激励电源、压电元件二和电极。
3.如权利要求1所述带自激诊断的压电式加速度传感系统，其特征在于：所述自激振荡模块包括自激蜂鸣器。
4.如权利要求3所述带自激诊断的压电式加速度传感系统，其特征在于：所述自激蜂鸣器为压电蜂鸣器。
5.如权利要求1所述带自激诊断的压电式加速度传感系统，其特征在于：所述运算模块包括信号比较电路。
6.如权利要求5所述带自激诊断的压电式加速度传感系统，其特征在于：所述信号比较电路为电压比较器。
7.如权利要求1-6任一项所述带自激诊断的压电式加速度传感系统，其特征在于：所述压电组件包括支架、压电元件一、质量块、和电路板；所述自激振荡模块设于支架底面，且与支架之间设有一绝缘片。
CN201310154694XA 2013-04-28 2013-04-28 带自激诊断的压电式加速度传感系统 Pending CN103217552A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310154694XA CN103217552A (zh) 2013-04-28 2013-04-28 带自激诊断的压电式加速度传感系统
PCT/CN2013/079593 WO2014176829A1 (zh) 2013-04-28 2013-07-18 带自激诊断的压电式加速度传感系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310154694XA CN103217552A (zh) 2013-04-28 2013-04-28 带自激诊断的压电式加速度传感系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103217552A true CN103217552A (zh) 2013-07-24

Family

ID=48815518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310154694XA Pending CN103217552A (zh) 2013-04-28 2013-04-28 带自激诊断的压电式加速度传感系统

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN103217552A (zh)
WO (1) WO2014176829A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107045084A (zh) * 2017-02-24 2017-08-15 苏州东菱振动试验仪器有限公司 一种切向压电常数d15的测量装置及方法
CN108931292A (zh) * 2017-05-24 2018-12-04 赫拉胡克两合公司 用于校准至少一个传感器的方法
CN110045150A (zh) * 2019-05-13 2019-07-23 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种在线自检测压电加速度传感器
CN115219132A (zh) * 2022-06-30 2022-10-21 深圳大学 一种介电双稳装置及无源自传感故障诊断系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1052377A (zh) * 1989-12-09 1991-06-19 中国测试技术研究院 自校式压电加速度计及其自校方法
JPH06230026A (ja) * 1993-02-08 1994-08-19 Tokin Corp 加速度センサ
JP2001153880A (ja) * 1999-11-26 2001-06-08 Hitachi Koki Co Ltd 圧電センサの異常検出回路及び該回路を有する遠心分離機
JP2007198744A (ja) * 2006-01-23 2007-08-09 Akebono Brake Ind Co Ltd 圧電型加速度センサ
CN101101306A (zh) * 2007-07-21 2008-01-09 大连理工大学 压电陶瓷正弦激励加速度计的校准方法及装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0526890A (ja) * 1991-07-19 1993-02-02 Mitsubishi Petrochem Co Ltd 自己診断回路付き加速度センサ
CN202442724U (zh) * 2011-11-14 2012-09-19 Abb技术有限公司 压电传感器系统的诊断装置
CN202870116U (zh) * 2012-10-18 2013-04-10 扬州英迈克测控技术有限公司 一种带自检功能的三维六参数压电式加速度计

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1052377A (zh) * 1989-12-09 1991-06-19 中国测试技术研究院 自校式压电加速度计及其自校方法
JPH06230026A (ja) * 1993-02-08 1994-08-19 Tokin Corp 加速度センサ
JP2001153880A (ja) * 1999-11-26 2001-06-08 Hitachi Koki Co Ltd 圧電センサの異常検出回路及び該回路を有する遠心分離機
JP2007198744A (ja) * 2006-01-23 2007-08-09 Akebono Brake Ind Co Ltd 圧電型加速度センサ
CN101101306A (zh) * 2007-07-21 2008-01-09 大连理工大学 压电陶瓷正弦激励加速度计的校准方法及装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107045084A (zh) * 2017-02-24 2017-08-15 苏州东菱振动试验仪器有限公司 一种切向压电常数d15的测量装置及方法
CN107045084B (zh) * 2017-02-24 2023-11-03 苏州东菱振动试验仪器有限公司 一种切向压电常数d15的测量装置及方法
CN108931292A (zh) * 2017-05-24 2018-12-04 赫拉胡克两合公司 用于校准至少一个传感器的方法
US11706990B2 (en) * 2017-05-24 2023-07-18 HELLA GmbH & Co. KGaA Method for calibrating at least one sensor
CN108931292B (zh) * 2017-05-24 2023-11-14 赫拉胡克两合公司 用于校准至少一个传感器的方法
CN110045150A (zh) * 2019-05-13 2019-07-23 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种在线自检测压电加速度传感器
CN115219132A (zh) * 2022-06-30 2022-10-21 深圳大学 一种介电双稳装置及无源自传感故障诊断系统

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014176829A1 (zh) 2014-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Self-sustained autonomous wireless sensing based on a hybridized TENG and PEG vibration mechanism
Ferrari et al. A single-magnet nonlinear piezoelectric converter for enhanced energy harvesting from random vibrations
CN103217552A (zh) 带自激诊断的压电式加速度传感系统
CN104535174B (zh) 一种机械共振检测装置及方法
Kulkarni et al. A shear-mode energy harvesting device based on torsional stresses
CN103389195A (zh) 一种用于模态测试中的无附加刚度的激振杆
CN104300831A (zh) 一种悬臂耦合压电发电悬臂梁
JP2014200162A (ja) 圧電変換デバイス及びそれを用いたフローセンサ
JP2009236596A (ja) 振動センサ及び振動センサの状態判別方法
JPWO2013125212A1 (ja) 慣性力センサ及びこれを用いた電子機器
CN103076037A (zh) 可在线校准传感器的方法
Panthongsy et al. Piezoelectric energy harvesting from machine vibrations for wireless sensor system
JP2010230491A (ja) 電子部品
CN105606143A (zh) 微机械弹簧装置
EP2818730B1 (en) Method and apparatus for assessment and optimization of performance of piezoelectric devices
CN104569626B (zh) 静电场传感器、基于静电场传感器的静电报警系统及方法
JP2012168161A5 (zh)
CN104568242B (zh) 压电激励小型谐振筒压力传感器信号调理电路
CN203798520U (zh) 船舶结构振动测量仪器
CN203164203U (zh) 一种超高谐振频率压电式加速度传感器
EP2960521A1 (en) Apparatus comprising an oscillation blade fan and method for cleaning the oscillation blade fan
CN107796543A (zh) 应变式微小缝隙监测装置及裂变解算方法
US10808729B2 (en) Apparatus and method for operating an oscillation blade device and a system comprising the apparatus
KR101652815B1 (ko) 캔틸레버 및 이를 이용한 에너지 하베스터
KR20210032597A (ko) 복수개의 압전 에너지 하베스터를 이용한 자가 발전형 고장 예지 방법 및 컴퓨터 판독 가능 기록 매체

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130724