CN107101774A - 一种无线声表面波传感器的检测设备及其检测方法 - Google Patents

一种无线声表面波传感器的检测设备及其检测方法 Download PDF

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李鹏旭
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Abstract

本发明涉及一种无线声表面波传感器的检测设备及其检测方法，其中，该无线声表面波传感器的检测设备，包括：声表面波传感器(11)、磁电传感器(12)和数据采集器(13)；其中，磁电传感器(12)用于采集被检测设备当前速度测量值；数据采集器(13)用于从磁电传感器(12)中读取当前被检测设备(14)的速度测量值，并根据速度测量值计算时间采样率；以及根据采样率调整所述声表面波传感器的采样率。本发明能够最大限度地降低传感器采集模块的功耗，提高设备的安全性和可靠性。通过利用数据相关性，考虑实时转速，动态调整采样间隔，在设备转速低时，能够减少不必要的采样，从而相应的减少采样、计算、传输所耗费的能源，延长传感器寿命。

Description

一种无线声表面波传感器的检测设备及其检测方法
技术领域
本发明涉及低功耗检测技术领域，尤其涉及一种无线声表面波传感器的检测设备及其检测方法。
背景技术
无线声表面波(Surface Acoustic Wave，简称SAW)传感器能适应复杂恶劣环境，且具有灵敏高、易编码、体积小、成本低等优点，可广泛应用于如压力、温度、应变等诸多物理量的监测。特别是在汽车轮胎、船舶飞机螺旋桨、旋转机械设备等方面，设备的健康状态监测是十分必要的。应用胎压传感器、扭矩传感器等无线声表面波(SAW)传感器对信号进行准确快速地采集,进而诊断出其健康状况，是设备故障检测领域的重要研究方向。无线声表面波(SAW)传感器作为一种无线传感器，其传感信号弱，持续时间短，为了能够准确、灵敏的采集数据进行检测，采集模块必须处于长期使用状态，以恒定功率工作，根据传感器的采样率周期性的被唤醒工作，造成不必要的损耗。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的上述技术问题。提供了一种无线声表面波传感器的检测设备及其检测方法。
为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种无线声表面波传感器的检测设备，该检测设备包括：声表面波传感器、磁电传感器和数据采集器；其中，磁电传感器用于采集被检测设备当前速度测量值；数据采集器用于从磁电传感器中读取当前被检测设备的速度测量值，并根据速度测量值计算声表面波传感器的时间采样率；以及根据时间采样率调整声表面波传感器的时间采样率。
优选地，数据采集器通过以下公式计算时间采样率：
其中，fs为时间采样率，x和Px为每x米内采集Px个数据，v为所述被检测设备的速度测量值。
优选地，磁电传感器包括外壳、内线圈、阻尼环和芯杆，当被检测设备振动时，外壳随之振动，而内线圈、阻尼环和芯杆的整体不震动，利用产生的电动势与速度成一一对应关系，可测得被检测设备的速度测量值。
另一方面，本发明提供了一种无线声表面波传感器的检测方法，该方法包括以下步骤：
由磁电传感器采集被检测设备当前速度测量值；由数据采集器从磁电传感器中读取当前被检测设备的速度测量值，并根据速度测量值计算声表面波传感器的时间采样率；以及根据时间采样率调整声表面波传感器的时间采样率。
优选地，调整声表面波传感器的时间采样率通过以下公式计算：
其中，fs为时间采样率，x和Px为每x米内采集Px个数据，v为被检测设备的速度。
本发明提供的一种无线声表面波传感器的检测设备及其检测方法，在汽车车速较低时，采样率较低，减少了许多不必要的检测，从而相应的减少采样、计算、传输所耗费的能源，延长传感器寿命，降低设备功耗；当汽车车速较高时，能够保证在预设检测间隔内，最少数据，保证了汽车行驶的安全性。实现了在保证汽车行驶的安全性和可靠性情况下，最大限度降低胎压传感器功耗。利用数据相关性，考虑实时转速，动态调整采样间隔，在设备转速低时，能够减少不必要的采样，从而相应的减少采样、计算、传输所耗费的能源，延长传感器寿命。通过软件计算来提高检测设备的效果，相较于改进声表面波传感器的封装结构、材质等，应用范围更广。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种无线声表面波传感器的检测设备结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种无线声表面波传感器的检测方法流程示意图；
图3为图1所示一种无线声表面波传感器的检测设备使用状态参考图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明实施例提供的一种无线声表面波传感器的检测设备结构示意图。如图1所示，该无线声表面波传感器的检测设备，包括：声表面波传感器11、磁电传感器12和数据采集器13；其中，磁电传感器12用于采集被检测设备当前速度测量值；数据采集器13用于从磁电传感器12中读取当前被检测设备14的速度测量值，并根据速度测量值计算声表面波传感器的时间采样率；以及根据时间采样率调整声表面波传感器11的时间采样率，从而调整声表面波传感器空间上的采样间隔。
上述数据采集器13可以通过以下公式计算表面波传感器的时间采样率：
其中，fs为时间采样率，x和Px为每x米内采集Px个数据，v为所述被检测设备14的速度测量值。
具体地，磁电传感器12包括外壳、内线圈、阻尼环和芯杆，当被检测设备14振动时，外壳随之振动，而内线圈、阻尼环和芯杆的整体不震动，利用产生的电动势与速度成一一对应关系，可测得被检测设备14的速度测量值。
图3为图1所示一种无线声表面波传感器的检测设备使用状态参考图，如图3所示的例子，使用环境为旋转环境实验平台，被检测设备为汽车轮胎。无线声表面波传感器检测设备可以是汽车轮胎温度压力监测系统。
汽车轮胎温度压力监测系统包括：胎压传感器11、磁电传感器12、数据采集器13。汽车轮胎温度压力监测系统预先设定检测间隔为:汽车轮胎每1米检测2次，即每1米采集2个点。工作时，数据采集器13从轮胎的磁电传感器12读取当前的速度测量值v，自适应地调整采样间隔，即胎压传感器的时间采样率可调整为计算得到时间采样率为2v。当汽车低速行驶时，假设行驶速度为20km/h，则无线声表面波传感器的时间采样率为11S/s；当汽车高速行驶时，假设行驶速度为120km/h，按照上述无线声表面波传感器的检测方法，无线声表面波传感器的时间采样率变为67S/s。
本发明提供的一种无线声表面波传感器的检测设备，当汽车车速较低时，采样率较低，减少了许多不必要的检测，从而相应的减少采样、计算、传输所耗费的能源，延长传感器寿命，降低设备功耗；当汽车车速较高时，能够保证在预设检测间隔内，最少数据，保证了汽车行驶的安全性。实现了在保证汽车行驶的安全性和可靠性情况下，最大限度降低胎压传感器功耗。利用数据相关性，考虑实时转速，动态调整采样间隔，在设备转速低时，能够减少不必要的采样，从而相应的减少采样、计算、传输所耗费的能源，延长传感器寿命。通过软件计算来提高检测设备的效果，相较于改进声表面波传感器的封装结构、材质等，应用范围更广。
图2为本发明实施例提供的一种无线声表面波传感器的检测方法流程示意图，如图2所示，该方法包括：由磁电传感器采集被检测设备当前速度测量值；由数据采集器从磁电传感器中读取当前被检测设备的速度测量值，并根据速度测量值计算声表面波传感器的时间采样率；以及根据时间采样率调整声表面波传感器时间上的采样率，进而调整声表面波传感器空间上的采样间隔。
具体地，调整声表面波传感器空间上的时间采样率通过以下公式计算：
其中，fs为时间采样率，x和Px为每x米内采集Px个数据，v为被检测设备的速度。
本发明提供一种无线声表面波传感器的检测方法，能够最大限度地降低传感器采集模块的功耗，提高设备的安全性和可靠性。通过利用数据相关性，考虑实时转速，动态调整采样间隔，在设备转速低时，能够减少不必要的采样，从而相应的减少采样、计算、传输所耗费的能源，延长传感器寿命。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无线声表面波传感器的检测设备，其特征在于，包括：声表面波传感器(11)、磁电传感器(12)和数据采集器(13)；其中，
所述磁电传感器(12)，用于采集被检测设备当前速度测量值；
所述数据采集器(13)，用于从所述磁电传感器(12)中读取当前被检测设备(14)的速度测量值，并根据所述速度测量值计算声表面波传感器(11)时间采样率；以及根据所述时间采样率调整所述声表面波传感器(11)的时间采样率。
2.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述数据采集器(13)通过以下公式计算所述声表面波传感器(11)的时间采样率：
其中，fs为时间采样率，x和Px为每x米内采集Px个数据，v为所述被检测设备(14)的速度测量值。
3.根据权利要求1或2所述的检测设备，其特征在于，所述磁电传感器(12)包括外壳、内线圈、阻尼环和芯杆，当所述被检测设备(14)振动时，所述外壳随之振动，而所述内线圈、阻尼环和芯杆的整体不震动，利用产生的电动势与速度成一一对应关系，可测得所述被检测设备(14)的速度测量值。
4.一种无线声表面波传感器的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
由磁电传感器采集被检测设备当前速度测量值；
由数据采集器从所述磁电传感器中读取当前被检测设备的速度测量值，并根据所述速度测量值计算声表面波传感器的时间采样率；以及根据所述时间采样率调整所述声表面波传感器的时间采样率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调整声表面波传感器的时间采样率通过以下公式计算：
其中，fs为时间采样率，x和Px为每x米内采集Px个数据，v为所述被检测设备的速度测量值。
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