CN216207009U - 一种测振仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种测振仪，包括：传感器，分别与传感器电连接的低通滤波电路和高通滤波电路，与低通滤波电路和高通滤波电路电连接的第一模拟开关芯片，与低通滤波电路电连接的第一积分电路，分别与第一积分电路电连接的第二积分电路和第二模拟开关芯片，与第一模拟开关芯片和第二模拟开关芯片电连接的控制器，与控制器电连接的显示屏。第一模拟开关芯片、第二积分电路均与第二模拟开关芯片电连接。通过第一积分电路和第二积分电路将传感器所采集的加速度转换成速度和位移，并通过第一模拟开关芯片、第二模拟开关芯片供用户选择所需测量的数据，以获取所需的测量振动的频率、加速度、速度、位移，实现多功能，提高测振仪的实用性。

Description

一种测振仪

【技术领域】

本实用新型涉及测量仪器的技术领域，尤其是涉及一种测振仪。

【背景技术】

众所周知，测振仪也叫测震表振动分析仪或者测震笔，是利用石英晶体和人工极化陶瓷(PZT)的压电效应设计而成。它广泛地被应用于机械制造、电力、冶车辆等领域。

目前，现有的测振仪，一般仅适用于测量一个变量，如仅适用于测量振动的频率，不可测量振动的加速度、速度、位移等，其功能单一，极具局限性，而不能满足用户的需求。

因此，现有技术有待改进和发展。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提供一种测振仪，用于解决现有测振仪功能单一而不能满足用户需求的问题。

本实用新型的技术方案如下：一种测振仪，包括：用于采集加速度的传感器，分别与传感器电连接的低通滤波电路和高通滤波电路，与低通滤波电路和高通滤波电路电连接的第一模拟开关芯片，与低通滤波电路电连接的第一积分电路，分别与第一积分电路电连接的第二积分电路和第二模拟开关芯片，与第一模拟开关芯片和第二模拟开关芯片电连接的控制器，与控制器电连接的显示屏；所述第一模拟开关芯片、第二积分电路均与第二模拟开关芯片电连接；

所述低通滤波电路将传感器反馈的与加速度成正比的电信号进行滤波形成低频加速度信号，并将低频加速度信号分别传输给第一积分电路和第一模拟开关芯片；所述高通滤波电路将传感器反馈的加速度信号进行滤波形成高频加速度信号，并将高频加速度信号传输给第一模拟开关芯片；所述第一积分电路将输入的低频加速度信号转换成速度信号，并将速度信号分别传输给第二模拟开关芯片和第二积分电路；所述第二积分电路将速度信号转换成位移信号，并将位移信号传输给第二模拟开关芯片；

所述第一模拟开关芯片根据控制器的指令给第二模拟开关芯片输出低频加速度信号或高频加速度信号，所述第二模拟开关芯片根据控制器的指令，经控制器给显示屏输出低频加速度信号、高频加速度信号、速度信号和位移信号中的一种。

进一步的，所述测振仪还包括与控制器电连接的功能按键模块，所述控制器根据功能按键模块的信号反馈给第一模拟开关芯片、第二模拟开关芯片输出控制指令。

进一步的，所述测振仪还包括分别与传感器、低通滤波电路和高通滤波电路电连接的第一放大电路，所述第一放大电路用于将传感器所反馈的与加速度成正比的电信号进行放大，并将放大后的加速度信号分别传输至低通滤波电路和高通滤波电路。

进一步的，所述测振仪还包括：与第二模拟开关芯片电连接的第二放大电路，以及与第二放大电路、控制器电连接的均方根电路；所述第二放大电路将第二模拟开关芯片所传输的信号进行放大，并将放大后信号传输给均方根电路；所述均方根电路将第二放大电路放大后的数据处理成直流信号后传输给控制器。

进一步的，所述测振仪还包括分别与第二放大电路、控制器电连接的电压跟随电路，所述电压跟随电路接收第二放大电路放大第二模拟开关芯片所传输的信号，并该信号的反向波后传输至控制器。

进一步的，所述测振仪还包括与控制器电连接用于存储数据的存储芯片。

进一步的，所述测振仪还包括电源模块，所述电源模块分别与第一放大电路、低通滤波电路、高通滤波电路、第一积分电路、第二积分电路、第二放大电路、均方根电路、电压跟随电路、控制器、存储芯片及显示屏接口电连接。

进一步的，所述控制器为STM32F103VGT6型号的芯片。

进一步的，所述第一模拟开关芯片、第二模拟开关芯片均为CD4051B型号的芯片。

进一步的，所述传感器为压电式加速度传感器。

本实用新型的有益效果在于：相较于现有技术，本实用新型利用第一积分电路和第二积分电路将传感器所采集的加速度转换成速度和位移，并通过第一模拟开关芯片、第二模拟开关芯片供用户选择所需测量的数据，以获取所需的测量振动的频率、加速度、速度、位移，以此实现多功能，提高测振仪的实用性，满足用户的需求，解决现有技术测振仪功能单一、极具局限性的问题。

【附图说明】

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型电源开关电路的电路图。

图3为本实用新型电源指示电路的电路图。

图4为本实用新型基准电源的电路图。

图5为本实用新型升压电路输出3.3V电压的电路图。

图6为本实用新型升压电路输出5V电压的电路图。

图7为本实用新型正负电源电路的电路图。

图8为本实用新型控制器的电路图。

图9为本实用新型升级接口的电路图。

图10为本实用新型存储芯片的电路图。

图11为本实用新型功能按键模块的电路图。

图12为本实用新型显示屏的电路图。

图13为本实用新型传感器与第一放大电路连接的电路图。

图14为本实用新型高通滤波电路与低通滤波电路的电路图。

图15为本实用新型第一模拟开关芯片、第一积分电路、第二积分电路与第二模拟开关芯片之间电连接的电路图。

图16为本实用新型电压跟随电路与第二放大电路连接的电路图。

图17为本实用新型均方根电路的电路图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。

请参照附图1-17，本实用新型实施例中的一种测振仪。

该测振仪包括：用于采集加速度的传感器1(PD1)，分别与传感器1(PD1)电连接的低通滤波电路2和高通滤波电路3，与低通滤波电路2和高通滤波电路3电连接的第一模拟开关芯片4(U9)，与低通滤波电路2电连接的第一积分电路5，分别与第一积分电路5电连接的第二积分电路6和第二模拟开关芯片7(U11)，与第一模拟开关芯片4(U9)和第二模拟开关芯片7(U11)电连接的控制器12(U7)，与控制器12(U7)电连接的显示屏11(P8)。第一模拟开关芯片4(U9)、第二积分电路6均与第二模拟开关芯片7(U11)电连接。

这样，传感器1(PD1)将采集到的数据转换成与加速度成正比的电信号，并将该电信号分别传输给低通滤波电路2和高通滤波电路3，经低通滤波电路2和高通滤波电路3分别滤波形成低频加速度信号和高频加速度信号，低通滤波电路2将低频加速度信号分别传输给第一积分电路5和第一模拟开关芯片4(U9)，高通滤波电路3将高频加速度传输给第一模拟开关芯片4(U9)。第一积分电路5将输入的低频加速度信号转换成速度信号，并将速度信号分别传输给第二模拟开关芯片7(U11)和第二积分电路6；第二积分电路6将速度信号转换成位移信号，并将位移信号传输给第二模拟开关芯片7(U11)。第一模拟开关芯片4(U9)根据控制器12(U7)的指令给第二模拟开关芯片7(U11)输出低频加速度信号或高频加速度信号；第二模拟开关芯片7(U11)根据控制器12(U7)的指令，将输入的低频加速度信号、高频加速度信号、速度信号和位移信号中的一种传输给控制器12(U7)，并经控制器12(U7)处理形成的频率信号、加速度、速度、位移中的一种输出至显示屏11(P8)显示。以此，可实现测振仪可测量振动的频率、加速度、速度、位移，实现多功能，提高测振仪的实用性，满足用户的需求，解决现有技术测振仪功能单一、极具局限性的问题。

具体的，在本实施例中，传感器1(PD1)采用压电式加速度传感器1(PD1)，以实现将采集到的加速度数据转换成与加速度成正比的电信号。

测振仪还包括分别与传感器1(PD1)、低通滤波电路2和高通滤波电路3电连接的第一放大电路17。第一放大电路17将传感器1(PD1)所反馈的与加速度成正比的电信号进行放大，并将放大后的电信号分别传输至低通滤波电路2和高通滤波电路3。因传感器1(PD1)所输出的与加速度成正比的电信号很小，为便于后续电路的处理，所以需要先经第一放大电路17将信号放大后。

在一实施例中，测振仪还包括与控制器12(U7)电连接的功能按键模块13，控制器12(U7)根据功能按键模块13的信号反馈给第一模拟开关芯片4(U9)、第二模拟开关芯片7(U11)输出控制指令。具体的，如图11所示，功能按键模块13包括若干按键(LIGHT2、LIGHT1、LIGHT、MEN、MEN1)，通过按键，用户可根据需求选择所需要的测量数据。如用于需要测量振动的速度，用户则选择速度，控制器12(U7)则控制第二模拟开关芯片7(U11)输出速度信号，并经控制器12(U7)处理将该速度的数值通过显示屏11(P8)显示。

在上述实施例中，测振仪还包括：与第二模拟开关芯片7(U11)电连接的第二放大电路8，以及与第二放大电路8、控制器12(U7)电连接的均方根电路10。第二放大电路8将第二模拟开关芯片7(U11)所传输的信号进行放大，并将放大后信号传输给均方根电路10。均方根电路10将第二放大电路8放大后的数据处理成直流信号后传输给控制器12(U7)，即将第二模拟开关芯片7(U11)所传输的高频加速度信号、低频加速度信号、速度信号、位移信号处理成直流信号后传输给控制器12(U7)，控制器12(U7)将该直流信号进行处理形成速度、加速度、位移对应的数值并传输给显示屏11(P8)显示。

测振仪还包括分别与第二放大电路8、控制器12(U7)电连接的电压跟随电路9，电压跟随电路9接收第二放大电路8放大第二模拟开关芯片7(U11)所传输的信号，并该信号的反向波后传输至控制器12(U7)。第二放大电路8还将放大的信号传输给电压跟随电路9，并经电压跟随电路9将反向波过滤去除后的信号传输给控制器12(U7)，控制器12(U7)对该信号进行傅里叶变换形成频率信号，并将该频率信号传输至显示屏11(P8)显示，以便于用户观察测振仪所测量的振动的频率。

在一实施例中，测振仪还包括与控制器12(U7)电连接用于存储数据的存储芯片15(U12)。其中，存储芯片15(U12)可存储矫正数据，以便于矫正控制器12(U7)，还可存储测振仪所测量的数据，以便于后期查看等。

在上述实施例中，测振仪还包括电源模块16，电源模块16包括电池(图中的BAT_IN)，与电池连接的升压电路21、电源开关电路20，与升压电路21电连接的电源指示电路18、正负电源电路19和基准电源22。其中，当用户将电源开关电路20上的开关闭合时，电池给升压电路21、电源开关电路20供电。升压电路21将电池输入的电压进行升压为5V和3.3V，5V电压经正负电源电路19处理后分别给第一放大电路17、第二放大电路8、高通滤波电路3、第一积分电路5、第二积分电路6、电压跟随电路9以及均方根电路10供电，3.3V分别给控制器12(U7)、显示屏11(P8)、存储芯片15(U12)、电源指示电路18、基准电源22供电。基准电源22用于给控制器12(U7)提供基准，以便于控制器12(U7)基于该电压基准以判断电池电池电量的高低、频率的高低等。电源指示电路18在有电源供电时，其内部的指示灯LED1亮，以起到提示作用。

在一实施例中，为了便于更新控制器12(U7)的程序，测振仪还包括分别与控制器12(U7)、升压电路21电连接的升级接口14。

在一实施例中，为提高本实用新型测振仪的性能，控制器12(U7)采用STM32F103VGT6型号的芯片，如图8所示；电源开关电路20如图2所示；电源指示电路18如图3所示；基准电源22如图4所示；升压电路21如图5和图6所示；正负电源电路19如图7所示；升级接口14如图9所示；存储芯片15如图10所示；功能按键模块13如图11所示；显示屏11如图12所示；传感器1(PD1)与第一放大电路17连接的电路图，如图13所示；高通滤波电路3与低通滤波电2路的电路图如图14所示；第一模拟开关芯片4(U9)、第一积分电路5、第二积分电路6与第二模拟开关芯片7(U11)之间电连接的电路图，如图15所示，且第一模拟开关芯片4(U9)、第二模拟开关芯片7(U11)均为CD4051B型号的芯片；电压跟随电路9与第二放大电路连接的电路图如图16所示；均方根电路10如图17所示。其中，需要说明的是，控制器12(U7)、第一模拟开关芯片4(U9)和第二模拟开关芯片7(U11)还可采用其他型号的芯片，在此不作限定。

以上所述的仅是本实用新型的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种测振仪，其特征在于，包括：用于采集加速度的传感器，分别与传感器电连接的低通滤波电路和高通滤波电路，与低通滤波电路和高通滤波电路电连接的第一模拟开关芯片，与低通滤波电路电连接的第一积分电路，分别与第一积分电路电连接的第二积分电路和第二模拟开关芯片，与第一模拟开关芯片和第二模拟开关芯片电连接的控制器，与控制器电连接的显示屏；所述第一模拟开关芯片、第二积分电路均与第二模拟开关芯片电连接；

所述低通滤波电路将传感器所反馈的与加速度成正比的电信号进行滤波形成低频加速度信号，并将低频加速度信号分别传输给第一积分电路和第一模拟开关芯片；所述高通滤波电路将传感器反馈的加速度信号进行滤波形成高频加速度信号，并将高频加速度信号传输给第一模拟开关芯片；所述第一积分电路将输入的低频加速度信号转换成速度信号，并将速度信号分别传输给第二模拟开关芯片和第二积分电路；所述第二积分电路将速度信号转换成位移信号，并将位移信号传输给第二模拟开关芯片；

所述第一模拟开关芯片根据控制器的指令给第二模拟开关芯片输出低频加速度信号或高频加速度信号，所述第二模拟开关芯片根据控制器的指令，经控制器给显示屏输出低频加速度信号、高频加速度信号、速度信号和位移信号中的一种。

2.根据权利要求1所述的测振仪，其特征在于，所述测振仪还包括与控制器电连接的功能按键模块，所述控制器根据功能按键模块的信号反馈给第一模拟开关芯片、第二模拟开关芯片输出控制指令。

3.根据权利要求2所述的测振仪，其特征在于，所述测振仪还包括分别与传感器、低通滤波电路和高通滤波电路电连接的第一放大电路，所述第一放大电路用于将传感器所反馈的与加速度成正比的电信号进行放大，并将放大后的加速度信号分别传输至低通滤波电路和高通滤波电路。

4.根据权利要求3所述的测振仪，其特征在于，所述测振仪还包括：与第二模拟开关芯片电连接的第二放大电路，以及与第二放大电路、控制器电连接的均方根电路；所述第二放大电路将第二模拟开关芯片所传输的信号进行放大，并将放大后信号传输给均方根电路；所述均方根电路将第二放大电路放大后的信号处理成直流信号后传输给控制器。

5.根据权利要求4所述的测振仪，其特征在于，所述测振仪还包括分别与第二放大电路、控制器电连接的电压跟随电路，所述电压跟随电路接收第二放大电路放大第二模拟开关芯片所传输的信号，并该信号的反向波后传输至控制器。

6.根据权利要求5所述的测振仪，其特征在于，所述测振仪还包括与控制器电连接用于存储数据的存储芯片。

7.根据权利要求6所述的测振仪，其特征在于，所述测振仪还包括电源模块，所述电源模块分别与第一放大电路、低通滤波电路、高通滤波电路、第一积分电路、第二积分电路、第二放大电路、均方根电路、电压跟随电路、控制器、存储芯片及显示屏接口电连接。

8.根据权利要求7所述的测振仪，其特征在于，所述控制器为STM32F103VGT6型号的芯片。

9.根据权利要求8所述的测振仪，其特征在于，所述第一模拟开关芯片、第二模拟开关芯片均为CD4051B型号的芯片。

10.根据权利要求9所述的测振仪，其特征在于，所述传感器为压电式加速度传感器。

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