CN202092770U - 一种无线振动测量探头装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无线振动测量探头装置，用电源管理部分为整个装置提供工作电源，振动信号采集模块将采集的加速度振动信号，经过低通滤波处理或高通滤波处理后，分别得到高通信号或低通信号，其中低通信号经过一阶积分变换为速度信号，再经过二阶积分变换为位移信号；模拟开关选择这四种信号，提供给MCU处理器及存储和ADC部分进行分析计算，由射频传输模块及天线定时无线发送给后台处理，实现振动信号无线采集。该装置具有功耗低，体积小，安装方便，无任何外部接线等优点。

Description

一种无线振动测量探头装置

技术领域：

本实用新型涉及一种无线振动测量探头装置。 

背景技术：

我国机械设备的维修制度正在经历由以运转时间为基础的定期维修制度向以机械技术状况为基础按需维修制度发展。振动测量仪表解决了正常运转设备可不停车诊断故障，发现故障征兆后及时停车，按诊断故障性质和部位有目的地进行检修。以保证设备安全、稳定运行，增加机械设备正常运转时间。 

传统的机械式和光学式测量和测量温度的方法采用贴片观察、人工观察金属颜色变化、红外或激光测温仪器远距离测量，这种方法靠目测的方式精度低，仪器虽然精度较高，但也不可能实时的测量，而且一些危险的环境也存在不适合人工测量等局限性。 

发明内容：

本实用新型的目的是对上述现有产品的现状，采用无线测温传感器，无需布设任何电源线和数据线，只需要把采集终端放置在需要采集振动的现场即可，实现实时测量采集加速度、速度和位移信号，本系统不但节省了大量的人力、物力，与传统的测量振动的方法相比，还体现了本产品系统具有测量精度高、响应速度快、体积小、易安装、实时在线等优点。 

本实用新型目的实现由以下技术方案完成： 

本实用新型的目的是对上述传统的测量振动产品进行改进，提供一种实时 加速度、速度和位移无线采集系统，具有测量精度高、响应速度快、体积小、易安装、实时在线等优点。 

本实用新型的无线振动测量探头系统，由电源管理部分、MCU处理器及存储和ADC部分、复位电路、振动信号采样模块、高通滤波处理、低通滤波处理、一阶积分变换、二阶积分变换、模拟开关选择、射频传输模块及天线组成；用电源管理部分为整个装置提供工作电源，振动信号采集模块将采集的加速度振动信号经过低通滤波处理或高通滤波处理后，分别得到高通信号或低通信号，其中低通信号经过一阶积分变换为速度信号，再经过二阶积分变换为位移信号；模拟开关选择这四种信号，提供给MCU处理器及存储和ADC部分进行分析计算，由射频传输模块及天线定时无线发送给后台处理，实现振动信号无线采集。 

优选地，各个模块通过印制电路板进行电气连接。 

本实用新型的优点，具有功耗低、无任何外部接线、实时在线，且响应速度快，体积小，安装方便的优点。 

附图说明：

图1为本实用新型实施例的框图。 

图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10为本实用新型实施例的电路原理图。 

具体实施方式：

以下结合附图通过实施例对本实用新型作进一步详细说明。以便同行业技术人员的理解： 

图1是本实用新型的原理框图，包含了电源、MCU处理器及存储和ADC部分、 复位电路、振动信号采样模块、高低通滤波处理、一二阶积分变换、模拟信号开关选择、信号放大和精密整理电路、射频传输模块天线元件等部分组成。前端采集振动信号为ADI公司提供的惯性传感器(MEMS)，直接将采集的加速度振动信号，经过低通或高通滤波，其中低通信号经过一阶积分变换为速度信号，再次积分变换为位移信号，由模拟开关选通，放大整流到微控制器ADC采样部分分析计算，再由射频传输模块定时无线发送给后台处理，实现振动信号无线采集。 

本实用新型采用C8051系列增强型MCU，内置看门狗复位电路，典型休眠模式电流小于0.1μA，在整个供电电压范围内(1.8V-3.6V)保持状态和RAM内容，定时快速唤醒，使用内置FLASH存储重要参数，驱动射频传输模块和温度采样模块，实现电池供电超低功耗管理，如图2。图3是MEMS惯性传感器电路，该芯片是由ADI公司推出的宽带宽、小尺寸、低功耗以及振动与冲击测量性能(±70g)的重力加速度集成IC芯片的惯性传感器。其输出信号经高通滤波或低通滤波处理(如图4)，其中R4、C7、C5、R1和U3-A组成高通滤波器，1KHz以上的高频信号选通放大整流成加速度直流信号经模数转换为可采集的数字信号，同样C4、R3、R7、C2和U3-B组成低通滤波器，选通1KHz以下的加速度信号，送整流滤波处理给ADC，同时该信号还可以通过一阶和二阶积分转换为速度和位移振动信号。如图5，其中R12、C12、C13、C14、C10、R16、R17、R18、R19、U3-C组成一阶积分电路将加速度信号转换为速度信号，而R9、R14、C11、C8、C9、R13、R11、U3-D组成二阶积分电路将速度信号转换为位移信号。图4、图5的低频和高频的加速度及速度和位移信号通过图6的U1四选一模拟开关选通后经精密整流放大送MCU处理，其中C19起隔直作用。 

图7是MCU外部复位电路，其中J2还是本实用新型的调试接口。而图10 是精密基准电路和电压偏移电路，目的抬高交流信号，便于交流信号测量。 

图9中U6和U7是长使用寿命的锂电池，其容量为1000mAh，C4是一个保护电容，当电池的瞬间放电电流过大，C15起到缓冲作用，减少6和U7受到大电流冲击而影响使用寿命，J3是系统的供电开关，Q1和R2组成电子开关，在系统空闲时切断MCU外围IC的供电，以减少功率消耗，提高电池的寿命。图8中U1是CC1100E收发器与一个高度可配置的基带调制解调器集成在一起。该调制解调器支持各种调制格式，并且拥有高达500kBaud的可配置数据速率，可提供对数据包处理、数据缓冲、突发传输、空闲信道评估、链路质量指示等功能，可实现所有支持频率下高达+10dBm的可编程输出功率，400nA睡眠模式电流消耗，快速启动时间；从睡眠模式转为RX或者TX模式只需240μs，自动低功耗RX轮询无线唤醒功能，实现超低功耗无线温度数据传送提供了保障。图中偏置电阻R171用于设置一个精确的偏置电流，L121、L131、C121、L122、C131、C122和L132形成了一个平衡-不平衡转换器，其将CC1100E上的差动射频信号转换为单端射频信号。DC阻断需要C124。与相应的LC网络一起，该平衡-不平衡转换器组件还对阻抗进行转换，以匹配50Ω负载。C125提供了DC阻断功能。C81、C121和XTAL组成26M振荡电路，为射频传输模块提供时钟。 

Claims (2)

1.一种无线振动测量探头装置，由电源管理部分、MCU处理器及存储和ADC部分、复位电路、振动信号采样模块、高通滤波处理、低通滤波处理、一阶积分变换、二阶积分变换、模拟开关选择、射频传输模块及天线组成；其特征是：用电源管理部分为整个装置提供工作电源，振动信号采集模块将采集的加速度振动信号经过低通滤波处理或高通滤波处理后，分别得到高通信号或低通信号，其中低通信号经过一阶积分变换为速度信号，再经过二阶积分变换为位移信号；模拟开关选择这四种信号，提供给MCU处理器及存储和ADC部分进行分析计算，由射频传输模块及天线定时无线发送给后台处理，实现振动信号无线采集。

2.权利要求1所述的一种无线振动测量探头装置，其特征是：各个模块通过印制电路板进行电气连接。 

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