CN109975572A - 一种无线通信振动加速度的检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线通信振动加速度的检测仪，包括处理器和振动传感器，该检测仪还集成有无线通讯模块，无线通讯模块用来将振动传感器采集的振动加速度数据传输给移动终端进行显示。该检测仪的使用不再需要安装通信线缆和信号延伸线缆，简化了现场安装和接线，提高振动分析和诊断工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及振动加速度测量技术领域，特别是涉及一种无线通信振动加速度的检测仪。
背景技术
电力企业、大型旋转机械设备，如水泵、一次风机，一般都要安装在线的振动监测设备。一般地，测振包括机械测振和电子式测振，机械测振一般都采用压电式的，结构形式大致有二种：①压缩式；②剪切式，测振仪原理是利用石英晶体和人工极化陶瓷(PZT)的压电效应设计而成。当石英晶体或人工极化陶瓷受到机械应力作用时，其表面就产生电荷，所形成的电荷密度的大小与所施加的机械应力的大小成严格的线性关系。同时，所受的机械应力在敏感质量一定的情况下与加速度值成正比。在一定的条件下，压电晶体受力后产生的电荷与所感受的加速度值成正比。测振仪产生的电荷经过电荷放大器及其它运算处理后输出就是我们所需要的数据了。Q＝dij·F＝dij·ma，式中：Q-压电晶体输出的电荷，dij-压电晶体的二阶压电张量，m-加速度的敏感质量，a-所受的振动加速度值。压电加速度计承受单位振动加速度值输出电荷量的多少，称其电荷灵敏度，单位为pC/ms-2或pC/g(1g＝9.8ms-2)。压电加速度计实质上相当于一个电荷源和一只电容器，通过等效电路简化以后，则可换算出加速度计的电压灵敏度为Sv＝SQ/Ca，Sv-加速度计的电压灵敏mV/ms-2，SQ-加速度计的电荷灵敏度pC/ms-2，Ca-加速度计的电容量。压电式速度传感器，它是通过在压电式加速度传感器上加一个积分电路，通过将加速度信号积一次分，可以得到振动的速度值。
电子式测振一般采用电容式的，一般分为两种类型。即可变间隙式和可变公共面积式。传感器模块均集成数个差分电容单元。每一单元都以器件层上的固定板以及传感器框架上的活动板组成。传感器框架移位将改变差分电容。片内电路测量电容变化，并将其转换为输出电压。
但是，上述的机械测振和电子式测振，测振时需要接信号电缆和通信电缆才能把振动传感器的信号读出来，硬件成本高，分析和诊断工作效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无线通信振动加速度的检测仪，不再需要安装通信线缆和信号延伸线缆，简化了现场安装和接线，提高振动分析和诊断工作效率。
为实现上述目的，本发明提供了一种无线通信振动加速度的检测仪，包括处理器和振动传感器，该检测仪还集成有无线通讯模块，无线通讯模块用来将振动传感器采集的振动加速度数据传输给移动终端进行显示。
可选的或优选的，检测仪还集成有温度传感器。
可选的或优选的，检测仪还集成有电池管理模块。
可选的或优选的，检测仪还集成有状态指示模块。
可选的或优选的，处理器为TI CC3200处理器。
可选的或优选的，TI CC3200处理器包括摄像头接口、I2S、SD/MMC、UART、SPI、I2C和四通道模数转换器。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过无线通信方式将振动加速度信号传输至手机、平板电脑或机械设备振动监测诊断服务器，能够简化旋转机械设备在线振动测量和离线振动测量的现场安装和接线，降低振动诊断分析仪器的硬件成本，从而达到提高旋转机械设备振动分析和诊断工作效率的目的。
附图说明
图1是本发明实施例提供的无线通信振动加速度的检测仪的原理框图。
图2是本发明实施例提供的无线通信振动加速度的检测仪的手机使用的显示图。
图3是本发明实施例提供的无线通信振动加速度的检测仪的手机使用的数据显示图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，本发明实施例提供的一种无线通信振动加速度的检测仪，包括处理器和振动传感器，该检测仪还集成有无线通讯模块，无线通讯模块用来将所述振动传感器采集的振动加速度数据传输给移动终端进行显示。该检测仪还可以集成有温度传感器、电池管理模块、状态指示模块、TI CC3200处理器，TI CC3200处理器包括摄像头接口、I2S、SD/MMC、UART、SPI、I2C和四通道模数转换器。无线通讯模块通过wifi无线通信方式传输数据。
上述方案的检测仪，通过wifi无线通信方式将振动加速度信号传输至移动终端，比如手机、平板电脑或机械设备的振动监测诊断服务器，能够简化旋转机械设备在线振动测量和离线振动测量的现场安装和接线，降低振动诊断分析仪器的硬件成本，从而达到提高旋转机械设备振动分析和诊断工作效率的目的。需要说明的是，需要手机或其他设备编写相应的通信程序，检测仪本身也可写振动诊断程序。
上述方案中，关于振动传感器、处理器和温度传感器的具体规格、性能等详细说明如下：
振动传感器：可以选用ADXL001，可以在3个动态范围(±70g/ADXL001-70，±250g/ADXL001-250，±500g/ADXL001-500)之间进行选择，谐振频率均为22kHz。加速计的输出通道经过一个100kHz的双极点贝塞尔滤波器，能够完全发挥传感器的机械性能。这款器件采用3.3V或5V电源供电，无需外部电荷泵电路。ADXL001还拥有独特的自诊断模式，在应用中可以检验设备是否正常工作。ADXL001加速计采用工业标准的8引脚LCC封装，可在扩展的工业温度范围(–40℃～+125℃)内工作。
温度传感器：采用国际公认的高精度测温标准传感器，其铂电阻是用很细的铂丝(Ф0.03～0.07mm)绕在云母支架上制成。因为铂电阻在氧化性介质中，甚至高温下其物理、化学性质都非常稳定，因此它具有精度高、稳定性好、性能可靠的特点。因此铂电阻在中温(-200～650℃)范围内得到广泛应用。目前市场上已有用金属铂制作成的标准测温热电阻，如Pt100、Pt500、Pt1000等。它的电阻—温度关系的线性度非常好，通过以上电阻-温度表达式便可以计算出相对应的温度。在实际应用中，一般使用单片机来进行温度的计算，由于表达式比较复杂，用单片机处理这样线制接法不仅增加了A/D采样补偿线，还加了一条A/D对地的补偿线，这样可以近一步的减小测量误差，可以用于测温距离较远的场合。如果只从精度上考虑，采用四线制接法效果最好。
处理器：其作为内部数据采集节点，采用TI CC3200处理器，针对物联网(IoT)应用的SimpleLinkCC3200器件是一款集成了高性能ARM Cortex-M4MCU的无线MCU，此应用MCU子系统包含一个运行频率为80MHz的行业标准ARM Cortex-M4内核。此器件包含多种外设，其中包括一个快速并行摄像头接口，I2S，SD/MMC，UART，SPI，I2C和四通道模数转换器(ADC)。CC3200系列包括用于代码和数据的灵活嵌入式RAM，以及具有外部串行闪存引导加载程序和外设驱动程序的ROM。Wi-Fi网络处理器子系统特有一个Wi-Fi片上互联网并且包含一个额外的专用ARM MCU，此MCU可完全免除应用MCU的处理负担。这个子系统包含802.11b/g/n射频、基带和具有强大加密引擎的MAC，以实现支持256位加密的快速、安全互联网连接。CC3200器件支持基站、访问点和Wi-Fi直接模式。此器件还支持WPA2个人和企业安全性以及WPS2.0。Wi-Fi片上互联网包括嵌入式TCP/IP和TLS/SSL堆栈，HTTP服务器和多个互联网协议。电源管理子系统包括支持广泛电源电压范围的集成直流-直流转换器。这个子系统可启用低功耗模式，诸如具有RTC的休眠模式。
本实施例的检测仪的组网方案一，适合现场有无线网覆盖，测振仪在线安装，能够随时上传数据的应用场景。
此方案“手持显示”部分，在Android手机上实现。测试阶段传感器数据传输报文说明如下：
Wifi数据格式：
| 帧头 | 数据 | CRC(2byte) |
帧头格式：
| 起始标志(2byte) | 帧序列(2byte) | 数据长度(4byte) |
起始标志：0XA59C
帧序列：用于拆分和组合数据包
数据长度：负载数据长度+CRC(2byte)
数据格式：
| MAC | TYPE | SNR_ADDR | REG_ADDR | DATA |
MAC:MAC地址(6byte)
TYEP：数据类型，bit7-应答标志位(1-应答，0-请求)；bit0-6,0X03-读命令，0X10-写命令
SNR_ADDR:传感器地址(1byte)，0-振动传感器，1-温度传感器
REG_ADDR，传感器寄存器地址(2byte)，0-数据(振动/温度)，1-加速度/温度修正值(保留)
DATA:数据内容(nbyte，0<n≤1430)
本实施例的检测仪，以ANDROID手机微服务器的实现方式为例，实现了本检测仪android手机接收振动检测仪数据，并实现图形显示的功能，具体如图2和图3所示。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利发明说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
以上所述仅为本发明的示例实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种无线通信振动加速度的检测仪，包括处理器和振动传感器，其特征在于，该检测仪还集成有无线通讯模块，所述无线通讯模块用来将所述振动传感器采集的振动加速度数据传输给移动终端进行显示。
2.根据权利要求1所述的无线通信振动加速度的检测仪，其特征在于，所述检测仪还集成有温度传感器。
3.根据权利要求1所述的无线通信振动加速度的检测仪，其特征在于，所述检测仪还集成有电池管理模块。
4.根据权利要求1所述的无线通信振动加速度的检测仪，其特征在于，所述检测仪还集成有状态指示模块。
5.根据权利要求1所述的无线通信振动加速度的检测仪，其特征在于，所述处理器为TICC3200处理器。
6.根据权利要求5所述的无线通信振动加速度的检测仪，其特征在于，所述TICC3200处理器包括摄像头接口、I2S、SD/MMC、UART、SPI、I2C和四通道模数转换器。
7.根据权利要求1所述的无线通信振动加速度的检测仪，其特征在于，所述无线通讯模块通过wifi无线通信方式传输数据。
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