CN116539144A - 振动感应装置 - Google Patents

Abstract

一种振动感应装置，所述装置包括：外壳，用于与待测物体接触的第一底座，用于支撑所述外壳的第二底座，以及设置在所述外壳内的第一振动传感器、振动处理电路及振动隔离部件；其中：所述振动隔离部件，位于所述第一底座和第二底座之间，用于隔离所述第一底座传递的振动能量；所述第一振动传感器，通过所述第二底座上的通孔，与所述第一底座刚性连接，用于感应所述第一底座传递的振动能量，并将感应到的振动能量转换为第一电信号，输出至所述振动处理电路；所述振动处理电路，固定在所述第二底座上，用于接收所述第一振动传感器输出的第一电信号并进行处理。采用上述方案，可以提高振动的感应灵敏度。

Description

振动感应装置

技术领域

本发明涉及振动检测技术领域，具体涉及一种振动感应装置。

背景技术

管道和旋转机械等设备在运行的过程中，会因异常、泄露、破坏产生振动，因此可以通过安装振动传感器来监听振动信号，进而对其状态进行感知。

然而，在实际应用中，很多振动信号很微弱，其频率和振幅都较低。比如，管道因泄漏而产生的声信号，主要频率成分集中在1-2kHz。再如，管道的受到破坏而产生的振动信号，频率一般也在1kHz以下，且信号的幅值随着传播距离的增加呈指数衰减。

现有的振动传感器，对微弱振动的感应灵敏度较差，难以满足用户需求。

发明内容

本发明要解决的问题是：如何提高振动的感应灵敏度？

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种振动感应装置，所述装置包括：外壳，用于与待测物体接触的第一底座，用于支撑所述外壳的第二底座，以及设置在所述外壳内的第一振动传感器、振动处理电路及振动隔离部件；其中：

所述振动隔离部件，位于所述第一底座和第二底座之间，用于隔离所述第一底座传递的振动能量；

所述第一振动传感器，通过所述第二底座上的通孔，与所述第一底座刚性连接，用于感应所述第一底座传递的振动能量，并将感应到的振动能量转换为第一电信号，输出至所述振动处理电路；

所述振动处理电路，固定在所述第二底座上，用于接收所述第一振动传感器输出的第一电信号并进行处理。

可选地，所述振动隔离部件包括：第一柔性垫片。

可选地，所述装置还包括：螺纹连接部件，位于所述第一振动传感器与第一底座之间，所述第一振动传感器通过所述螺纹连接部件，与所述第一底座刚性连接。

可选地，所述螺纹连接部件位于所述第二底座的通孔内，且所述螺纹连接部件与所述第二底座之间设置有柔性密封圈。

可选地，所述振动隔离部件还包括：第二柔性垫片，位于所述螺纹连接部件与所述第二底座之间。

可选地，所述振动处理电路，包括：时间控制模块、磁控采集模块、模数转换模块、音频转换模块、存储模块及输出模块；其中：

所述时间控制模块，与所述磁控采集模块连接，用于控制所述磁控采集模块的工作时间；

所述磁控采集模块，与所述第一振动传感器连接，用于在外部磁激励时使所述第一振动传感器采集振动信号；

所述模数转换模块，与所述第一振动传感器连接，用于将所述第一振动传感器输出的第一电信号转换为数字信号；

所述音频转换模块，与所述模数转换模块连接，用于将所述数字信号转为音频格式文件；

所述存储模块，与所述模数转换模块连接，用于存储所述音频格式文件；

所述输出模块，与所述存储模块连接，用于输出所述音频格式文件。

可选地，所述振动处理电路，还包括：无线通信模块，与所述第一振动传感器或所述输出模块连接，用于向控制端输出所述第一电信号。

可选地，所述振动感应装置，还包括：电源模块，用于为所述振动感应装置内各用电器件提供电源。

可选地，所述振动处理电路，还包括：续航监测模块，用于监测所述电源模块的电压及电流，计算所述振动感应装置的续航时长，并将输出所述续航时长发送至所述输出模块。

可选地，所述装置还包括：第二振动传感器，固定在所述第二底座上，用于检测所述振动感应装置移动的加速度或幅度，并在所述振动感应装置移动加速度或幅度大于预设阈值时，向所述振动处理电路输出第二电信号。

可选地，所述装置还包括：报警组件，与所述第二振动传感器连接，适于在接收到所述第二振动传感器输出的第二电信号时，执行报警操作。

可选地，所述报警组件，还适于对获取所述振动感应装置的位置信息，以将所述振动感应装置的位置信息发送至控制端。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

应用本发明的方案，第一底座用于与待测物体接触，并与第一振动传感器刚性连接，故在待测物体发生振动时，第一底座可以将待测物体产生的振动能量传递至第一振动传感器。由于第一底座及第二底座之间设置有振动隔离部件，而第二底座用于支撑外壳，故第一底座传递的能量不会传递至第二底座以及第二底座上的外壳，这样可以使得第一振动传感器上接收的振动能量与第一底座基本相同，由此可以使得振动的感应灵敏度更高，更准确地识别待测物体是否发生振动。

附图说明

图1是本发明实施例中一种振动感应装置的主视图；

图2是本发明实施例中一种振动感应装置的内部结构示意图；

图3是本发明实施例中一种振动感应装置的剖面结构示意图；

图4是本发明实施例中一种振动处理电路的结构示意图。

具体实施方式

现有的振动感应装置，在置于待测物体上测量待测物体是否发生振动时，待测物体的振动能量会传递至振动感应装置的所有部件，即振动感应装置的所有部件共同振动，由此导致振动传感器上接收的振动能量较小。故在待测物体的振动很微弱时，振动传感器上接收的振动能量会更小，振动传感器经常检测不到待测物体是否发生振动。

针对该问题，本发明提供了一种振动感应装置，所述振动感应装置中，第一底座及第二底座之间设置有振动隔离部件，第一底座与第一振动传感器刚性连接，故在待测物体发生振动时，第一底座可以将待测物体产生的振动能量传递至第一振动传感器，而不会传递至第二底座以及第二底座上的外壳，这样使得第一振动传感器上接收的振动能量与第一底座基本相同，振动能量损耗较小，由此可以提高振动感应装置的灵敏度，也就可以提高振动检测的准确性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例作详细地说明。

图1为本发明实施例中一种振动感应装置1的主视图；图2为本发明实施例中一种振动感应装置1的内部结构示意图。图3为本发明实施例中一种振动感应装置1的剖面结构示意图。

参照图1至图3，本发明实施例提供了一种振动感应装置1，所述振动感应装置1可以包括：外壳10，第一底座11，第二底座12，第一振动传感器13、振动处理电路14及振动隔离部件15。其中：

外壳10具有腔室。所述第二底座12，与所述外壳10连接，用于支撑所述外壳10。所述第一底座11，用于与待测物体接触。所述第一振动传感器13、振动处理电路14及振动隔离部件15，设置在所述外壳10腔室内。

所述振动隔离部件15，位于所述第一底座11和第二底座12之间，用于隔离所述第一底座11传递的振动能量。

所述第一振动传感器13，通过所述第二底座上12的通孔，与所述第一底座11刚性连接，用于感应所述第一底座11传递的振动能量，并将感应到的振动能量转换为第一电信号，输出至所述振动处理电路14。

所述振动处理电路14，固定在所述第二底座12上，用于接收所述第一振动传感器13输出的第一电信号并进行处理。

采用现有技术中的方案，由于振动感应装置1整体质量较大，在发生振动时，振动感应装置1整体吸收振动的能量，振动传感器采集的振动幅度很小。因此，当振动信号微弱时，很容易被噪音淹没。

而采用本发明的方案，通过振动隔离部件15，将第一底座11及第一底座11刚性连接的其它部件，与第二底座12及第二底座12支撑的部件(比如外壳10)进行隔离，这样在待测物体发生振动时，可以使得第一底座11传递的振动能量不传递至第二底座12及及第二底座12支撑的部件上，而仅传递至第一底座11及与第一底座11刚性连接的第一振动传感器13，即只有第一振动传感器13参与振动，而第二底座12及其上支撑的部件不参与振动。因此，振动信号的幅度可以避免衰减，第一振动传感器13检测到较为微弱的振动信号，提高了振动感应装置1对振动的感应灵敏度。

在具体实施中，所述待测物体可以为管道、桥梁、风机、电机等设备。所述外壳10可以采用防水、耐磨材料制成。所述外壳10可以形成封闭的腔室，从而更好地保护腔室内的其它部件。

为了便于安装和维修，参照图1，可以设置所述外壳10包括第一外壳101及第二外壳102，所述第一外壳101与第二外壳102共同形成相应的腔室。所述第一外壳101与第二外壳102可通过螺纹方式进行固定连接。这样，在维修时，可以根据需要拆下第一外壳101或第二外壳102。

在具体实施中，所述外壳10固定在第二底座12上，具体固定方式不作限定，比如，可以在所述第二底座12上设置相应的凹槽，使得所述外壳10卡设在所述凹槽内。

在具体实施中，所述第一底座11可以置于待测物体上，具体可以通过多种方式将第一底座11固定在待测物体上。比如，可以设置所述第一底座11为磁性底座，所述磁性底座产生的磁力可以将所述振动感应装置1吸合在待测物体上。又如，可以采用粘性材料将所述第一底座11粘接在待测物体上。

在具体实施中，第一振动传感器13可以通过多种方式，与第一底座11刚性连接，此处不作限制，只要第一底座11能够将第一底座11接收到的振动能量全部传递至第一振动传感器13即可。

在本发明的一实施例中，参照图3，可以在第一振动传感器13与第一底座11之间设置螺纹连接部件16，所述第一振动传感器13通过所述螺纹连接部件16，与所述第一底座11刚性连接。

在具体实施中，所述第一振动传感器13固定在螺纹连接部件16上。螺纹连接部件16的一端穿过第二底座12的通孔，与第一底座11连接。具体地，螺纹连接部件16的底部，可以通过螺栓与第一底座11进行固定。振动隔离部件15设置在螺纹连接部件16外围，且位于第一底座11与第二底座12之间。第一底座11传递的振动能量，通过螺纹连接部件16到达第一振动传感器13。第一振动传感器13作为核心部件，将振动转变为电信号并发送至振动处理电路14上。

在具体实施中，所述振动隔离部件15可以采用多种结构实现，此处不作限制。

在本发明的一实施例中，所述振动隔离部件15可以包括：第一柔性垫片151。所述第一柔性垫片151位于所述第一底座11和第二底座12之间。

在具体实施中，所述第一柔性垫片151可以与第一底座11的形状相同。例如，当第一底座11与所述第一柔性垫片151接触的一面为圆形时，所述第一柔性垫片151与第一底座11接触的一面也可以为圆形。其中，所述第一柔性垫片151的内径可以大于或等于螺纹连接部件16的外径，所述第一柔性垫片151的外径通常小于第一底座11的外径。

在本发明的另一实施例中，参照图3，所述振动隔离部件15还可以包括：第二柔性垫片152，所述第二柔性垫片152位于所述螺纹连接部件16与所述第二底座12之间。

在具体实施中，所述螺纹连接部件16具有突出与所述第二底座12上通孔的边缘。所述第二底座12可以具有与所述螺纹连接部件16突出边缘相匹配的凹陷部。所述第二柔性垫片152位于所述螺纹连接部件16的边缘与第二底座12的凹陷部之间，可以环绕所述螺纹连接部件16设置，由此可以避免所述螺纹连接部件16接收到的振动传递至第二底座12上。

在具体实施中，所述第一柔性垫片151及第二柔性垫片152，指的是邵氏硬度为30度～65度范围内、且能够隔离振动的垫片。所述柔性垫片的材料可以为硅胶橡胶等。柔性垫片的厚度通常在0.5mm～5mm范围内。

在本发明的一实施例中，参照图3，为了实现密封，可以在螺纹连接部件16与第二底座12之间设置密封部件17，所述密封部件17用于对螺纹连接部件16与第二底座12之间的间隙进行密封，避免外部尘土、水分等进入外壳10所形成的封闭腔室。

在具体实施中，所述密封部件17可以存在多种结构。比如，所述密封部件17可以为柔性密封圈。所述柔性密封圈的厚度，通常小于第二底座12上通孔的高度。所述柔性密封圈的邵氏硬度在45度～75度范围内、且能够隔离振动。所述柔性密封圈的材料可以为硅胶橡胶。所述柔性垫片的厚度通常在1mm～3mm范围内。

在具体实施中，所述振动处理电路14可以集成在印制电路板(Printed CircuitBoard，PCB)上。所述印制电路板固定在外壳上，比如固定在第二外壳102上，进而由第二底座12支撑，以尽量使得第一振动传感器13获得更多的振动能量。

在本发明的一实施例中，参照图4，所述振动处理电路14可以包括：时间控制模块141、磁控采集模块142、模数转换模块143、音频转换模块144、存储模块145及输出模块146。其中：

所述时间控制模块141，用于控制所述磁控采集模块142的工作时间；

所述磁控采集模块142，与所述第一振动传感器13连接，用于在外部磁激励时使所述第一振动传感器13采集振动信号；

所述模数转换模块143，与所述第一振动传感器13连接，用于将所述第一振动传感器13输出的第一电信号转换为数字信号；

所述音频转换模块144，与所述模数转换模块143连接，用于将所述数字信号转为音频格式文件；

所述存储模块145，与所述模数转换模块143连接，用于存储所述音频格式文件；

所述输出模块146，与所述存储模块145连接，用于输出所述音频格式文件。

在具体实施中，所述时间控制模块141内部可以产生时钟信号，所述时间控制模块141可以基于该时钟信号，控制第一振动传感器13进行采集振动信号。另外，磁控采集模块142通常位于第一振动传感器13附近，通过对磁控采集模块142进行磁激励，也可以触发第一振动传感器13进行振动检测。

在具体实施中，第一振动传感器13检测到振动后，会将检测结果以电信号的方式输出至模数转换模块143。第一振动传感器13发送的电信号为模拟信号，模数转换模块143会将第一振动传感器13发送的电信号转换为数字信号，再发送至音频转换模块144。音频转换模块144可以将转换后的数字信号编码为音频格式文件。

在具体实施中，所述存储模块145可以包括两部分，一部分作为缓存，用于临时存放待使用的音频格式文件，另一部分作为备份存储，用于对音频格式文件进行备份。

在具体实施中，所述输出模块146可以从存储模块145的缓存中读取音频格式文件，并通过语音方式输出音频格式文件。

在一些实施例中，所述振动处理电路14也可以不设置音频转换模块144，所述输出模块146可以直接输出模数转换模块143转换得到的数字信号。

在一些实施例中，参照图4，所述振动处理电路14还可以包括：无线通信模块147。所述无线通信模块147可以与所述第一振动传感器13或所述输出模块146连接，用于向控制端输出所述第一电信号或音频格式文件。

在具体实施中，所述无线通信模块147可以采用多种无线通信方式，向控制端输出所述第一电信号或音频格式文件。具体地，所述无线通信模块147可以采用近距离无线通信方式，如蓝牙等，向控制端输出所述第一电信号或音频格式文件，也可以采用远距离无线通信方式，如2G、3G、4G及5G等，向控制端输出所述第一电信号或音频格式文件。

在具体实施中，参照图2及图3，所述无线通信模块可以包括内置或外置天线147a，用于向控制端发送第一电信号或音频格式文件。其中，所述控制端可以为手机，也可以为远程云平台。

在具体实施中，所述控制端可以与所述振动感应装置进行双向传输，比如，所述控制端可以控制振动感应装置中第一振动传感器13每天的工作时间，从而按照实际需求开启或关闭第一振动传感器13，以节约能耗。

在本发明的一实施例中，参照图2及图3，所述振动感应装置1还可以包括：电源模块18。所述电源模块18可以为振动感应装置1内部的器件提供电源。

在具体实施中，所述电源模块18可以固定在外壳上，比如固定在第二外壳102上，进而由第二底座12支撑，以尽量使得第一振动传感器13获得更多的振动能量。

在具体实施中，所述电源模块18可以采用多种方式，为振动感应装置1内部的器件提供电源。比如，可以设置所述电源模块18为蓄电池，由该蓄电池直接为振动感应装置1内部的器件提供电源。也可以设置电源模块18包括：充电子模块及充电电池，通过所述无线充电子模块可以为充电电池进行无线或有线充电。

在本发明的一实施例中，参照图4，所述振动处理电路14还可以包括：续航监测模块148，用于监测所述电源模块的电压及电流，计算所述振动感应装置的续航时长，并将输出所述续航时长发送至所述输出模块。通过检测所述电源模块的电压及电流，可以计算得到电源模块运行时的功耗，而电源模块运行时的功耗与振动感应装置的续航时长是相关的，故可以计算得到振动感应装置的续航时长。

在本发明的一实施例中，参照图2及图3，所述振动感应装置1还可以包括第二振动传感器19，所述第二振动传感器19可以固定在PCB板上，进而由第二底座12支撑。所述第二振动传感器19可以用于检测所述振动感应装置1移动的加速度或幅度，并在所述振动感应装置1移动的加速度或幅度大于预设阈值时，向所述振动处理电路14输出第二电信号。

在具体实施中，可以设置所述第二振动传感器19具有两种状态，一种为开路状态，另一种为导通状态。所述第二振动传感器19可以在振动感应装置1的移动幅度大于预设幅度阈值时，比如受到外力碰撞而使得振动感应装置1的移动幅度大于预设幅度阈值时，或者被移动而使得振动感应装置1的移动幅度大于预设幅度阈值时，发生电特性改变，呈现导通状态。

在具体实施中，振动处理电路14接收到第二电信号时，可以判定振动感应装置1被不期移动(比如，被偷盗等)，进而通过输出电路向用户提示，比如语音提示或者文字提示。该提示可以发送至控制端，也可以在振动感应装置1本身输出。

在具体实施中，参照图2，所述振动感应装置1还可以包括报警组件20，所述报警组件20可以与第二振动传感器19连接，适于在接收到所述第二振动传感器19输出的第二电信号时，执行报警操作。

在具体实施中，报警组件20可以包括蜂鸣器、LED灯等，具体不作限制。报警组件20可以设置固定在PCB板上，进而由第二底座12支撑。一旦接收到第二振动传感器19输出的第二电信号时，便可以通过蜂鸣器发生报警声音，还可以通过LED灯进行灯光闪烁，以达到报警的目的。

在本发明的一实施例中，所述报警组件20，还适于对获取所述振动感应装置1的位置信息，以将所述振动感应装置的位置信息发送至控制端。

在具体实施中，所述报警组件20可以与振动处理电路14中的无线通信模块连接。所述报警组件20可以在判定振动感应装置1被不期移动后，发生声光报警的同时，周期性地发送特定信息至控制端。云平台通过收到的特定信息，可以得知振动感应装置1被盗，并可获得振动感应装置1的位置。所述振动感应装置1的位置可以显示在控制端的应用界面上。

在一些实施例中，当控制端为云平台时，所述云平台还可以将振动感应装置1的位置信息，推送至指定用户，以利于追踪。另外，所述报警组件20上可以设置有开关，所述开关可以通过控制端进行控制。

由上述内容可知，本发明实施例中的振动感应装置，通过在第一底座及第二底座之间设置有振动隔离部件，可以提高振动感应的灵敏度。另外，通过设置第二振动传感器，可以尽量避免振动感应装置被盗，提高使用的安全性。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种振动感应装置，其特征在于，包括：外壳，用于与待测物体接触的第一底座，用于支撑所述外壳的第二底座，以及设置在所述外壳内的第一振动传感器、振动处理电路及振动隔离部件；其中：

所述振动隔离部件，位于所述第一底座和第二底座之间，用于隔离所述第一底座传递的振动能量；

所述第一振动传感器，通过所述第二底座上的通孔，与所述第一底座刚性连接，用于感应所述第一底座传递的振动能量，并将感应到的振动能量转换为第一电信号，输出至所述振动处理电路；

所述振动处理电路，固定在所述第二底座上，用于接收所述第一振动传感器输出的第一电信号并进行处理。

2.如权利要求1所述的振动感应装置，其特征在于，所述振动隔离部件包括：第一柔性垫片。

3.如权利要求1所述的振动感应装置，其特征在于，还包括：螺纹连接部件，位于所述第一振动传感器与第一底座之间，所述第一振动传感器通过所述螺纹连接部件，与所述第一底座刚性连接。

4.如权利要求3所述的振动感应装置，其特征在于，所述螺纹连接部件位于所述第二底座的通孔内，且所述螺纹连接部件与所述第二底座之间设置有柔性密封圈。

5.如权利要求3所述的振动感应装置，其特征在于，所述振动隔离部件还包括：第二柔性垫片，位于所述螺纹连接部件与所述第二底座之间。

6.如权利要求1所述的振动感应装置，其特征在于，所述振动处理电路，包括：时间控制模块、磁控采集模块、模数转换模块、音频转换模块、存储模块及输出模块；其中：

所述时间控制模块，用于控制所述磁控采集模块的工作时间；

所述磁控采集模块，与所述第一振动传感器连接，用于在外部磁激励时使所述第一振动传感器采集振动信号；

所述模数转换模块，与所述第一振动传感器连接，用于将所述第一振动传感器输出的第一电信号转换为数字信号；

所述音频转换模块，与所述模数转换模块连接，用于将所述数字信号转为音频格式文件；

所述存储模块，与所述模数转换模块连接，用于存储所述音频格式文件；

所述输出模块，与所述存储模块连接，用于输出所述音频格式文件。

7.如权利要求6所述的振动感应装置，其特征在于，所述振动处理电路，还包括：无线通信模块，与所述第一振动传感器或所述输出模块连接，用于向控制端输出所述第一电信号。

8.如权利要求6所述的振动感应装置，其特征在于，所述振动感应装置，还包括：电源模块，用于为所述振动感应装置内各用电器件提供电源。

9.如权利要求8所述的振动感应装置，其特征在于，所述振动处理电路，还包括：续航监测模块，用于监测所述电源模块的电压及电流，计算所述振动感应装置的续航时长，并将输出所述续航时长发送至所述输出模块。

10.如权利要求1所述的振动感应装置，其特征在于，还包括：第二振动传感器，固定在所述第二底座上，用于检测所述振动感应装置移动的加速度或幅度，并在所述振动感应装置移动的加速度或幅度大于预设阈值时，向所述振动处理电路输出第二电信号。

11.如权利要求10所述的振动感应装置，其特征在于，还包括：报警组件，与所述第二振动传感器连接，适于在接收到所述第二振动传感器输出的第二电信号时，执行报警操作。

12.如权利要求11所述的振动感应装置，其特征在于，所述报警组件，还适于对获取所述振动感应装置的位置信息，以将所述振动感应装置的位置信息发送至控制端。