CN103592020A

CN103592020A - 振动信号无线收集装置

Info

Publication number: CN103592020A
Application number: CN201310551863.3A
Authority: CN
Inventors: 严志杰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-09
Filing date: 2013-11-09
Publication date: 2014-02-19

Abstract

本发明提供了一种振动信号无线收集装置，包括一接收振动信号的金属板、连接所述金属板的压电放大器、与所述压电放大器连接的电流放大器、遮罩于所述压电放大器和电流放大器外围的金属外壳；所述金属板在收到振动信号时发生共振并产生电势，并经所述压电放大器和电流放大器将电势最终转换成电流信号。与现有技术相比，本发明振动信号无线收集装置利用空气为介质，通过金属板的共振接收振动信号，从而使金属板产生高低不同的电势，进而将电势转换成电流信号，以得出物体振动的周期，以及间接计算频率，其结构、原理简单，制造成本低廉，具有很广的应用范围及极佳的经济性。

Description

振动信号无线收集装置

技术领域

本发明涉及振动信号监测技术，尤其涉及一种振动信号无线收集装置。

背景技术

机械振动是工程技术和日常生活中常见的现象。在大多数的情况下，机械振动是有害的。但振动也有可以被利用的一面，如振动机械具有能耗少、效率高、结构简单的特点。机械运转中的振动及其产生的噪声，一般都具有相同的频率组成。振动测试在生产和科研的许多方面都占有重要地位。振动测试大致可分为两类： 1、测量设备和结构所存在的振动，目的是监测工况、估计振源、评价运转质量等。 2、对设备或结构施加某种激励，使其产生振动，然后测量其振动，目的是研究设备或结构的力学动态特性。由此可见，振动时产生的振动信号对于工业中很多领域都具有极其重要的意义，如汽车制造领域、航空航天领域、医疗领域、地震监测领域等等。

目前，振动信号的接收方式有很多种，常见是利用传感器技术来接收振动信号，即在振动物体上安置传感器，利用传感器来接收振动的机械量，并将其转换成电量（如电动势、电荷、及其它电量），由此对物体的振动周期及频率进行计算，基于这种方式的振动信号收集装置通常比较复杂，成本较高，例如当需要对一定距离内的未知振源所产生的振动信号进行无线接收并计算、分析时，若采用现有的信号收集方式将会增加成本，而且很多实际应用领域中根本无法完全适用。

因此，确有必要提供一种振动信号无线收集装置来解决上述技术问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种振动信号无线收集装置，其能接收振动信号并将其转换成电流信号，从而进行周期、频率的计算，其结构简单、成本低廉，可广泛应用于多个领域。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种振动信号无线收集装置，包括一接收振动信号的金属板、连接所述金属板的压电放大器、与所述压电放大器连接的电流放大器、遮罩于所述压电放大器和电流放大器外围的金属外壳；所述金属板在收到振动信号时发生共振并产生电势，并经所述压电放大器和电流放大器将电势最终转换成电流信号。

作为本技术方案的进一步改进，所述金属板通过引线与所述压电放大器连接；所述引线包括同时连接至所述压电放大器的输入主线及输入副线，所述输入主线直接连接所述金属板，而所述输入副线与金属板之间则连接有一电容。

作为本技术方案的进一步改进，所述电容为10nf的电容。

作为本技术方案的进一步改进，所述金属外壳接地；所述金属板对距离1m以内的振动信号产生共振。

与现有技术相比，本发明振动信号无线收集装置利用空气为介质，通过金属板的共振接收振动信号，从而使金属板产生高低不同的电势，进而将电势转换成电流信号，以得出物体振动的周期，以及间接计算频率，其结构、原理简单，制造成本低廉，具有很广的应用范围及极佳的经济性。

附图说明

图1为本发明振动信号无线收集装置的示意图。

图2为本发明振动信号无线收集装置在汽车领域的应用示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明提供一种振动信号无线收集装置100，其包括一金属板10、连接所述金属板10的压电放大器20、与所述压电放大器20连接的电流放大器30、遮罩于所述压电放大器20和电流放大器30外围的金属外壳40。

所述金属板10为厚度0.1mm的铜板，其铜板表面包裹有绝缘纸，用于实现隔离，防止金属板10附近的其他电势信号的干扰。该金属板10作为感应板，用于接收振动信号，且所述金属板10通过引线11与所述压电放大器20连接。值得注意的是，在本发明最佳实施方式中，所述引线11包括同时连接至所述压电放大器20的输入主线（未图示）及输入副线（未图示），其中，所述输入主线直接连接所述金属板10，而所述输入副线与金属板之间则连接有一10nf的电容，实现信号的传播。

在本发明最佳实施方式中，所述压电放大器20为一压电拾音器（如Fishman拾音器），所述压电放大器20不同于OP放大器（即运算放大器），它能将无限内阻的电压信号放大成电流信号，最后接入电流放大器30，即可完成。

由于压电效应是特殊材质的形变引起的电势差现象，但是这种特殊材质不只是压电陶瓷而是具有导电性的所有金属。由于运动是相对的，也就是说任何物体发生形变和恢复形变都能产生电势的变化。当受到机械波形变时，金属板10内部电势变小，恢复形变时内部电势变大。而连续的振动产生的是交流电，以小球测试为例，在试验中，当小球靠近时金属铜板电势变小，小球离开时金属铜板恢复形变且电势变大。

由此可见，利用本发明所述的振动信号无线收集装置100，当1m以内发生振动信号时，所述金属板10将引起共振，而当金属板10发生形变时，其内部电势将变小，当恢复形变时，其内部的电势将变大，经过所述压电放大器20及电流放大器30，则可形成振动信号的无线收集装置，调节即可将距离铜板1m以内的振动信号转化为0-20m A的标准信号。所述1m以内振动信号可以是人的走动、小球振动等振动信号，而且还包括穿过一定介质的振动信号。值得一提的是，所述金属外壳40需进行接地处理，从而保持电子不会累积在其表面，且不受内置电源影响，导致其影响振动信号的收集效果。

综上所述，本发明所述的振动信号无线收集装置100通过将压电陶瓷换做普通金属铜，从而把压电效应的专一性变成普遍性，并利用低频振动能像声音一样在空气中传播的特点，通过金属板10共振接收振动信号，即利用金属板10共振产生的形变（其他非共振产生的金属板10形变不能引起电势差），从而使金属铜板产生高低不同的电势，进而由电势转换成电流信号，并可以此计算振动周期及频率，其整体结构及设计简单，制造成本较低，并能广泛应用于各个领域。

以下简要介绍利用本发明振动信号无线收集装置100的具体应用例子。

例1：如图2所示，目前，车速测量应用的是雷达原理，市场价格在8万左右。而采用本发明振动信号无线收集装置后，当车经过软枕A会给地面B下的金属板一个振动的电势信号，电势信号经过转化过滤、放大后变成可观察的电流信号，连续设置2个软枕A，就会出现2个波形的电流信号，软枕A距离一定即可计算出车速，而振动信号的无线收集装置造价便宜在2千以内，经济性极佳。

例2：目前，测量地震用的是一种接触的电容测量（主要是用特殊液体呈在电容器表面，液体受地面直接的振动而震荡，电容发生变化），而利用本发明无线收集装置可以以无接触的方式收集振动信号（利用空气为介质并通过金属板共振），事实也证明了振动信号能穿过介质继续传播，比接触式收集的信号更深更准确。

例3：目前，医院脉搏测量很多仍然采用手测方式，而利用本发明振动信号无线收集装置，可将手的脉搏振动转变成金属板的振动，然后形成电流信号，则可以一目了然看清脉搏的波形图，科学、准确、直观的了解脉搏的情况，提高了医疗水平和效率。

以上所述，仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求书保护的范围。

Claims

1. 一种振动信号无线收集装置，其特征在于：包括一接收振动信号的金属板、连接所述金属板的压电放大器、与所述压电放大器连接的电流放大器、遮罩于所述压电放大器和电流放大器外围的金属外壳；所述金属板在收到振动信号时发生共振并产生电势，并经所述压电放大器和电流放大器将电势最终转换成电流信号。

2.根据权利要求1所述的振动信号无线收集装置，其特征在于：所述金属板通过引线与所述压电放大器连接；所述引线包括同时连接至所述压电放大器的输入主线及输入副线，所述输入主线直接连接所述金属板，而所述输入副线与金属板之间则连接有一电容。

3.根据权利要求2所述的振动信号无线收集装置，其特征在于：所述电容为10nf的电容。

4.根据权利要求3所述的振动信号无线收集装置，其特征在于：所述金属外壳接地；所述金属板对距离1m以内的振动信号产生共振。