CN106370287A - 一种液体光反射式振动传感系统 - Google Patents

一种液体光反射式振动传感系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液体光反射式振动传感系统，包括振动传感器模块和数据处理模块，所述数据处理模块由反相器、时钟、数据存储器、CPU处理器、供电装置、按键设置器和GSM处理系统组成，其中反相器、时钟、供电装置和按键设置器均接入CPU处理器中，CPU处理器连接数据存储器和GSM处理系统；所述振动传感器模块由激光笔、光敏二极管、密闭容器和光反射液组成，其中密闭容器顶端边上设有一排激光笔，光敏二极管密布在密闭容器顶端，光敏二极管连接反相器，密闭容器内装有光反射液，激光笔倾斜对着光反射液表面。本发明主要为解决目前的振动传感器成本低的灵敏度低，灵敏度高的成本又高的问题，制造一种灵敏度高有便宜的振动传感器。

Description

一种液体光反射式振动传感系统
技术领域
本发明涉及振动工程技术领域，具体涉及一种液体光反射式振动传感系统。
背景技术
振动是工程技术领域中重要的技术参数，在安防、建筑、工程机械、航空等领域振动参数要求越来高。目前在振动检测领域，传统的电类振动传感器，如压电式加速度传感器、电磁感应式振动传感器、压敏式振动传感器等，在推广使用中存在很多技术问题，主要是外电磁场对电信号的干扰，致使采集到的电信号失真，探测数据误差大，各个信道信号叠加后发生畸变等；与传统振动传感器相比光纤振动传感器具有抗电磁干扰能力强、灵敏度高、电绝缘性好、安全可靠、耐腐蚀和可构成光纤传感网络等诸多优点，因而显示出了巨大应用潜力，但是光纤传感器其结构复杂、造价成本高，维护成本高，目前难以大面积推广。
发明内容
本发明旨在提供一种液体光反射式振动传感系统，以解决目前的振动传感器成本低的灵敏度低，灵敏度高的成本又高的问题，制造一种灵敏度高有便宜的振动传感器。
本发明是通过如下技术方案予以实现的：
一种液体光反射式振动传感系统，包括振动传感器模块和数据处理模块，所述数据处理模块由反相器、时钟、数据存储器、CPU处理器、供电装置、按键设置器和GSM处理系统组成，其中反相器、时钟、供电装置和按键设置器均接入CPU处理器中，CPU处理器连接数据存储器和GSM处理系统；所述振动传感器模块由激光笔、光敏二极管、密闭容器和光反射液组成，其中密闭容器顶端边上设有一排激光笔，光敏二极管密布在密闭容器顶端，光敏二极管连接反相器，密闭容器内装有光反射液，激光笔倾斜对着光反射液表面。
所述CPU处理器采用MSP430单片机处理器，用于对反相器传输过来的信号进行处理和判断是否达到报警值，达到报警值便向GSM处理系统发送报警信息，同时从时钟上读取时间，并将报警信息和读取的时间存储在数据存储器中。
所述时钟采用DS1302时钟芯片，CPU处理器从时钟上实时读取时间。
所述数据存储器为I2C通信协议的AT24C02数字E2PROM存储芯片，CPU处理器将时钟上读取的时间和反相器传输的放大信号储存在数据存储器中。
所述激光笔选用5V红外线激光笔，激光笔正对光反射液中部位置。
所述GSM处理系统采用SIM900A无线GSM进行远程信息发送。
所述按键设置器为2个独立按键，分别为报警强度阀值按键、系统复位初始化按键，报警强度阀值按键用于开启振动强度报警功能；系统复位初始化按键则初始化系统，取消报警，恢复系统振动监控功能。
所述供电装置内采用电池供电。
所述光敏二极管以矩阵分布形式排列在密闭容器内顶端。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明提供的一种液体光反射式振动传感系统，采用振动使液体液面泛起波纹，光在液面反射反射角等于入射角的原理，反射光会随有波动的液面振动，当液面与光敏二极管有一定距离的时候，反射光就能被放大，实现振动放大效果，再把光敏二极管的信号传输到数据处理摸块，由数据处理模块实施报警和监控功能，该系统结构简单，造价低，采用的是激光反射，振动传感敏锐、可靠，还能通过GSM发送远程信息，其整个系统供电均使用电池供电，即远在千里的孤立地方也可使用该系统进行振动监控，特别适合运用在远程振动监控方面，一排的激光笔加上激光笔倾斜照射在液面上，不管液面从哪个方向振动，都可以测出其振动大小及持续时间。
附图说明
图1是本发明的逻辑结构示意图；
图中：1-激光笔，2-光敏二极管，3-密闭容器，4-光反射液，5-反相器，6-时钟，7-数据存储器，8-GSM处理系统，9-CPU处理器，10-供电装置，11-按键设置器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述；
如图1所示，本发明提供的一种液体光反射式振动传感系统，其特征在于：包括振动传感器模块和数据处理模块，所述数据处理模块由反相器5、时钟6、数据存储器7、CPU处理器9、供电装置10、按键设置器11和GSM处理系统8组成，其中反相器5、时钟6、供电装置10和按键设置器11均接入CPU处理器9中，CPU处理器9连接数据存储器7和GSM处理系统8；所述振动传感器模块由激光笔1、光敏二极管2、密闭容器3和光反射液4组成，其中密闭容器3顶端边上设有一排激光笔1，光敏二极管2密布在密闭容器3顶端，光敏二极管2连接反相器5，密闭容器3内装有光反射液4，激光笔1倾斜对着光反射液4表面，只要密闭容器3受振动便会引起光反射液4液面起波纹，密闭容器3顶端为一排的激光笔1，激光笔1照射在光反射液4上，可全方面监控密闭容器4内的液面情况，一有情况便会改变激光的反射角，反射的激光便会被密布于密闭容器3顶端上的光敏二极管2接收，反射光在光敏二极管2上的激光跳跃频率及振幅会传到反相器5中，经反相器5放大后传送到CPU处理器9中，这时时钟6记下时间，CPU处理器9将所有数据储存在数据储存器7中，并同时将数据传输到GSM处理系统8中，由GSM处理系统8向远方总台发送报告。
所述CPU处理器9采用MSP430单片机处理器，用于对反相器5传输过来的信号进行处理和判断是否达到报警值，达到报警值便向GSM处理系统8发送报警信息，同时从时钟6上读取时间，并将报警信息和读取的时间存储在数据存储器7中，MSP430单片机处理器是一种16位超低功耗、具有精简指令集的混合信号处理器，能将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上，该单片机多应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中，非常适合运用在远程的监控线路系统中。
所述时钟6采用DS1302时钟芯片，CPU处理器9从时钟6上实时读取时间，全自动化计时和数据发送，总台这边可随时知道该系统所测的振动情况，简约高效。
所述数据存储器7为I2C通信协议的AT24C02数字E2PROM存储芯片，CPU处理器9将时钟6上读取的时间和反相器5传输的放大信号储存在数据存储器7中，储存芯片即插即用，也方便更换。
所述激光笔1选用5V红外线激光笔，激光笔1正对光反射液4中部位置，因红外线抗干扰能力强，穿透力强，激光笔是本系统振动传感稳定的主要零件，当液面平静时，入射光射在光反射液4中间，反射光射到密闭容器3顶部边上，这时红外线光没有照射在光敏二极管2上，PN处于结断开阶段，当光反射液4液面因密闭容器3振动起横向或纵向波纹时，都会改变反射光的路径，使反射光照射在光敏二极管2上从而使PN结导通报警。
所述GSM处理系统8采用SIM900A无线GSM进行远程信息发送。
所述按键设置器11为2个独立按键，分别为报警强度阀值按键、系统复位初始化按键，报警强度阀值按键用于开启振动强度报警功能；系统复位初始化按键则初始化系统，取消报警，恢复系统振动监控功能。
所述供电装置10内采用电池供电，两节7号电池供电便可，方便快捷，不需要其他线路供电，方便简洁。
所述光敏二极管2以矩阵分布形式排列在密闭容器3内顶端。
将本发明的振动传感器系统中密闭容器3安装在测振平台中，底面朝下，待液面平静按下系统复位按键，系统开始工作，激光笔1为红外激光头，工作时发出单色性、相干性、方向性较好的红色光束，光束在经过液面后反射至光敏二极管2阵列上，若此时系统工作则至少有一个光敏二极管2被照射，被照射光敏二极管2PN结处于导通状态，其它未被照射的光敏二极管2PN结处于截止状态，当被测物没有振动时反射光斑静止不动；当被测物振动时液位开始振动液面形成波纹，并且由于波纹在传输过程中经过密闭容器3器壁而产生频率相同的反射波，产生干涉现象，若振动持续则能够在液面形成幅度较大的波纹。由于液面的波动而引起了光斑的左右移动，从而通过检测光敏二极管2的状态而检测振动，再将光敏二极管2的状态信号输入反相器5中，反相器5放大信号输出抗干扰性较强的逻辑电平信号，再将逻辑电平信号通过I/O口输入至CPU处理器9，CPU处理器9通过时钟6读取时间，具有实时检测功能，并且能将监测的数据存储在数据储存器7中；通过按键设置器11可以设定报警强度阀值、系统复位初始化等功能；CPU处理器9最后将振动数据通过GSM处理系统8远程发送。

Claims (9)

1.一种液体光反射式振动传感系统，其特征在于：包括振动传感器模块和数据处理模块，所述数据处理模块由反相器(5)、时钟(6)、数据存储器(7)、CPU处理器(9)、供电装置(10)、按键设置器(11)和GSM处理系统(8)组成，其中反相器(5)、时钟(6)、供电装置(10)和按键设置器(11)均接入CPU处理器(9)中，CPU处理器(9)连接数据存储器(7)和GSM处理系统(8)；所述振动传感器模块由激光笔(1)、光敏二极管(2)、密闭容器(3)和光反射液(4)组成，其中密闭容器(3)顶端边上设有一排激光笔(1)，光敏二极管(2)密布在密闭容器(3)顶端，光敏二极管(2)连接反相器(5)，密闭容器(3)内装有光反射液(4)，激光笔(1)倾斜对着光反射液(4)表面。
2.根据权利要求1所述的一种液体光反射式振动传感系统，其特征在于：所述CPU处理器(9)采用MSP430单片机处理器，用于对反相器(5)传输过来的信号进行处理和判断是否达到报警值，达到报警值便向GSM处理系统(8)发送报警信息，同时从时钟(6)上读取时间，并将报警信息和读取的时间存储在数据存储器(7)中。
3.根据权利要求1所述的一种液体光反射式振动传感系统，其特征在于：所述时钟(6)采用DS1302时钟芯片，CPU处理器(9)从时钟(6)上实时读取时间。
4.根据权利要求1所述的一种液体光反射式振动传感系统，其特征在于：所述数据存储器(7)为I2C通信协议的AT24C02数字E2PROM存储芯片，CPU处理器(9)将时钟(6)上读取的时间和反相器(5)传输的放大信号储存在数据存储器(7)中。
5.根据权利要求1所述的一种液体光反射式振动传感系统，其特征在于：所述激光笔(1)选用5V红外线激光笔，激光笔(1)正对光反射液(4)中部位置。
6.根据权利要求1所述的一种液体光反射式振动传感系统，其特征在于：所述GSM处理系统(8)采用SIM900A无线GSM进行远程信息发送。
7.根据权利要求1所述的一种液体光反射式振动传感系统，其特征在于：所述按键设置器(11)为2个独立按键，分别为报警强度阀值按键、系统复位初始化按键，报警强度阀值按键用于开启振动强度报警功能；系统复位初始化按键则初始化系统，取消报警，恢复系统振动监控功能。
8.根据权利要求1所述的一种液体光反射式振动传感系统，其特征在于：所述供电装置(10)内采用电池供电。
9.根据权利要求1所述的一种液体光反射式振动传感系统，其特征在于：所述光敏二极管(2)以矩阵分布形式排列在密闭容器(3)内顶端。
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