[實用新型]一種低頻無線加速度計

有效

• 申請號: 201220377124.8
• 申請日: 2012-08-01
• 公開（公告）號: CN203275436U
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 高巖;王濤;劉建磊;陳密;胡強;梁志廣;劉利;李沁
• 申請（專利權）人: 北京鐵科工程檢測中心;北京理工大學
• 主分類號: G01P15/00
• 分類號: G01P15/00;G01H11/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種低頻無線加速度計，尤其涉及針對橋梁等大型結構的低頻低振幅振動的測量，屬于智能儀器儀表技術領域。?

背景技術

一般地說，低頻振動是指振動頻率在5～10Hz以下。由于其振動加速度值小，對人的直觀感受影響較小，因而常常被人們忽略。但是，在某些領域，例如對于大型旋轉機器、大型工程結構，卻不能忽視低頻振動監測。?

對于這種低頻振動的測量，各種不同型式和原理的傳感器均可以使用，但是加速度傳感器因其高精度，寬頻率范圍等優勢，而得到更為廣泛的應用。?

目前，國內外大型結構都安裝了用于振動特性測試的加速度傳感節點，大多數測量裝置包括了加速度計，電荷放大電路，信號傳輸線，數據采集卡，存儲器等，但現有大型結構加速度測試裝置均有以下不足：(1)結構復雜，體積龐大，使用不便；(2)現有大型結構體加速度測試裝置為有線傳輸，布線量復雜、安裝、維護造價高，信號可靠性較低；(3)對低頻低振幅振動的測量靈敏度較差。?

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術不足，提供一種能準確測試橋梁等大型結構體的低頻振動加速度，并利用無線通信技術解決有線傳感網絡結構復雜等問題，實現對橋梁等大型結構體動態特性便捷準確監測的低頻無線加速度計。?

本實用新型“低頻無線加速度計”主要由無線加速度傳感器節點和接收終端構成。其中，無線傳感器節點包含加速度傳感器模塊、低通濾波電路模塊、差分驅動電路模塊及A/D轉換電路模塊、處理器模塊、無線發射模塊及外部電源、電源電路模塊、振動能量收集單元；接收終端包括無線接收模塊及上位機，本實用新型最終利用上位機對采集數據進行處理。?

本實用新型“低頻無線加速度計”各模塊之間的連接關系及工作過程如下：?

步驟一、將無線傳感器節點置于結構體的待測點上，放置時根據結構體待測點的振動方向，保證傳感器敏感方向與待測點振動方向一致。?

步驟二、加速度傳感器根據所處環境振動加速度，輸出不同的模擬電壓信號。加速度傳感器在環境加速度的作用下，其輸出差分模擬量會發生變化。?

步驟三、低通濾波電路模塊對傳感器輸出的差分模擬量進行低通濾波，并將濾波后的信號傳遞給差分驅動電路模塊；即低通濾波電路模塊與差分驅動電路模塊相連，將濾波后的信號傳遞給差分驅動電路模塊；?

步驟四、經過差分驅動電路模塊的模擬信號進入A/D轉換電路模塊的輸入端。A/D轉換電路模塊進行模擬量采集并轉換。A/D轉換電路模塊通過總線的方式與處理器模塊相連，將傳感器模塊輸出的模擬信號轉換為數字信號，并以補碼的方式傳遞給處理器模塊。?

步驟五、處理器模塊通過總線的方式與A/D轉換電路模塊相連，控制A/D轉換電路模塊數據輸出頻率。接收轉換后的數字量后，按照無線傳輸模塊傳輸數據格式，即滿足所需標志位，及單幀傳輸字節個數，將數據通過串口的方式傳遞給無線發射模塊，進行數據傳輸。?

步驟六、無線發射模塊接收數據后將數據通過無線的方式傳遞給無線接收模塊。?

步驟七、無線接收模塊接收數據后，通過串口方式與上位機模塊相連，發送給上位機模塊數據，通過發送工作模式控制指令給無線發射模塊，控制無線發射模塊的工作模式，工作?模式包括激活模式、休眠模式、深度休眠模式。?

步驟八、上位機模塊接收無線接收模塊傳遞過來的數據，將接收的ASCLL碼數據轉換為10進制數據，并進行數字低通濾波，得到最終加速度測量值，進行顯示，存儲操作。?

步驟九、電源電路模塊的輸出為加速度傳感器模塊、低通濾波電路模塊、A/D轉換電路模塊、處理器電路模塊及無線發射模塊供電。?

步驟十、振動能量收集單元對測試過程中的能量進行收集，將振動能量轉換為電能，并存儲。當供電電池電量過低時，啟動能量收集單元，將收集到的振動能量輸出，作為系統電源電路的輸入，為系統進行短時供電，構成系統后備電源。?

有益效果?

由于采用上述技術方案，本實用新型與現有技術相比，具有如下的優點和效果：?

1.結構簡單、成本低廉，適用于橋梁等大型結構的振動監測節點安裝；?

2.可檢測到低頻低振幅振動加速度信號；?

3.利用對現場振動能量的收集，作為后備電源，更好地解決能量供給問題；?

4.可通過接收終端控制無線發射模塊的工作模式，進入不同休眠狀態，降低系統功耗。?

附圖說明

圖1為本實用新型所述的低頻無線加速度計系統結構圖；?

圖2為系統加速度測試輸出波形?

具體實施方式：