[發明專利]具監測功能的振動傳感器及其振動信號監測方法

有效

• 申請號: 201811584600.1
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN111351566B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 許郁文;黃肇達;鄧禮濤
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王珊珊

一種具監測功能的振動傳感器，其包含基板、微機電振動感測芯片及特殊應用集成電路芯片。微機電振動感測芯片設置基板上，并用于偵測待測物所承受的振動以產生多個振動信號。特殊應用集成電路芯片設置基板上，且電性連接至微機電振動感測芯片，其包含取樣模塊、轉換模塊及分析模塊。取樣模塊接收該些振動信號，并將該些振動信號轉換為數字信號，再對數字信號進行濾波以產生多個時域數據。轉換模塊根據預先設定的數量值將該些時域數據轉換為一頻域數據。分析模塊執行比對程序將頻域數據與預設頻譜特征表比對，并根據比對程序的比對結果發出通知信號。本發明尚提供一種振動信號監測方法。

技術領域

本發明有關于一種振動傳感器，特別是一種具監測功能的振動傳感器。本發明還涉及此振動傳感器的振動信號監測方法。

背景技術

傳感器為智能機械與智能制造的重要裝置。其中，振動傳感器能偵測待測物的振動信號，例如工具機、馬達、滾珠螺桿及進給裝置等等。待測物的狀態數據則可通過分析上述的振動信號獲得。

由于振動信號需通過復雜的信號轉換及信號分析，故現有的振動傳感器并無法直接對獲得振動信號的頻域數據以進行分析。這些振動信號需要傳送至振動傳感器外部的監測機臺，然后由監測機臺內部的微控制器利用信號分析軟件執行信號轉換及信號分析，以獲得待測物的振動狀態的信息，因此極度缺乏效率。

此外，由于現有執行信號分析軟件的監測機臺體積過于龐大，因此極難與現有的振動傳感器整合，不易應用于智能機械與智能制造的相關應用領域中。

為了滿足不同的監測需求，待測物上可能需要安裝多個振動傳感器，且需要有較高的取樣頻率及較寬的頻域監測范圍，故需要傳輸大量的數據。因此，現有的振動傳感器傳送振動信號至振動傳感器外部的監測機臺時，容易造成數據遺失或使數據傳輸時間過于長久，而無法對待測物進行即時監測。

發明內容

本發明的目的在提供一種具監測功能的振動傳感器及其振動信號監測方法，以解決現有的振動傳感器及監測機臺使用上缺乏效率、無法對待測物進行即時監測及無法應用于智能機械與智能制造的相關應用領域等問題。

本發明提出一種具監測功能的振動傳感器，其包含基板、微機電振動感測芯片及特殊應用集成電路芯片。微機電振動感測芯片設置基板上，并用于偵測待測物所承受的振動以產生多個振動信號。特殊應用集成電路芯片設置基板上，且電性連接至微機電振動感測芯片，其包含取樣模塊、轉換模塊及分析模塊。取樣模塊包含模擬前端單元、模擬數字轉換單元及濾波單元。模擬前端單元接收該些振動信號。模擬數字轉換單元將該些振動信號轉換為多個數字信號。濾波單元對該些數字信號進行濾波以產生多個時域數據。轉換模塊包含轉換單元及時間區間單元。時間區間單元傳送預先設定的數量值至轉換單元。轉換單元將該些時域數據轉換為一頻域數據且該些時域數據的數量值等于預先設定的數量值。分析模塊執行比對程序用以將頻域數據與預設頻譜特征表比對，并根據比對程序的比對結果發出通知信號。

本發明提出另一種振動信號監測方法，其包含下列步驟：偵測待測物所承受的振動以產生多個振動信號；接收該些振動信號，并將該些振動信號轉換為多個數字信號；對該些數字信號進行濾波以產生多個時域數據；將該些時域數據轉換為一頻域數據，該些時域數據的數量值等于該預先設定的數量值；以及執行比對程序將頻域數據與預設頻譜特征表比對，并根據比對程序的比對結果發出通知信號。

承上所述，依本發明的實施例的具監測功能的振動傳感器及其振動信號監測方法，其可提供下述技術效果：

(1)本發明的一實施例中，具監測功能的振動傳感器的特殊應用集成電路芯片能對振動信號的頻域數據以進行分析，因此可減少分析時間，使即時監測的效率能提升。

(2)本發明的一實施例中，具監測功能的振動傳感器的特殊應用集成電路芯片不需要將振動信號傳送至振動傳感器外部的監測機臺即可對振動信號的頻域數據以進行分析，故不會導致數據遺失且能縮短數據傳輸時間。