本發(fā)明專利技術(shù)涉及機械振動無線監(jiān)測系統(tǒng)，具體是一種高速三軸加速度無線監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明專利技術(shù)解決了現(xiàn)有機械振動無線監(jiān)測系統(tǒng)采樣頻率不足、采樣精度低、采樣數(shù)據(jù)存儲容量小的問題。高速三軸加速度無線監(jiān)測系統(tǒng)，包括一個監(jiān)測基站和若干個簇；所述監(jiān)測基站包括計算機和數(shù)據(jù)收發(fā)單元；所述簇包括一個簇頭節(jié)點和若干個與簇頭節(jié)點交互連接的傳感器節(jié)點；各個簇頭節(jié)點均通過數(shù)據(jù)收發(fā)單元與計算機交互連接。本發(fā)明專利技術(shù)適用于各種機械設(shè)備。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及機械振動無線監(jiān)測系統(tǒng)，具體是一種高速三軸加速度無線監(jiān)測系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
隨著科技的進步和工業(yè)化大生產(chǎn)的發(fā)展，大型機械設(shè)備的復(fù)雜程度、精密程度及自動化程度越來越高，隨之而來的設(shè)備可靠性、可用性、可維修性和安全性的問題日益突出。為了解決上述問題，目前廣泛采用的方法是:通過機械振動監(jiān)測系統(tǒng)來采集機械設(shè)備的振動信號，并依據(jù)機械設(shè)備的振動信號對其進行故障診斷。現(xiàn)有的機械振動監(jiān)測系統(tǒng)按照其通信方式主要分為兩種:一種是機械振動有線監(jiān)測系統(tǒng)，另一種是機械振動無線監(jiān)測系統(tǒng)。實踐表明，機械振動有線監(jiān)測系統(tǒng)由于自身結(jié)構(gòu)所限，普遍存在連線布線繁瑣復(fù)雜、電纜易損毀、費時費工、可維護性差、缺少靈活性、成本高、適用范圍受限(不適用于移動和旋轉(zhuǎn)的機械設(shè)備)的問題。機械振動無線監(jiān)測系統(tǒng)雖然能夠克服機械振動有線監(jiān)測系統(tǒng)存在的諸多問題，但其由于自身結(jié)構(gòu)所限，仍然存在采樣頻率不足(無法采集頻率為1KHZ以上的振動信號)、采樣精度低、采樣數(shù)據(jù)存儲容量小的問題。基于此，有必要專利技術(shù)一種全新的機械振動無線監(jiān)測系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有機械振動無線監(jiān)測系統(tǒng)存在的上述問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)為了解決現(xiàn)有機械振動無線監(jiān)測系統(tǒng)采樣頻率不足、采樣精度低、采樣數(shù)據(jù)存儲容量小的問題，提供了一種高速三軸加速度無線監(jiān)測系統(tǒng)。本專利技術(shù)是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:高速三軸加速度無線監(jiān)測系統(tǒng)，包括一個監(jiān)測基站和若干個簇； 所述監(jiān)測基站包括計算機和數(shù)據(jù)收發(fā)單元； 所述簇包括一個簇頭節(jié)點和若干個與簇頭節(jié)點交互連接的傳感器節(jié)點； 各個簇頭節(jié)點均通過數(shù)據(jù)收發(fā)單元與計算機交互連接。工作時，各個傳感器節(jié)點通過粘結(jié)或者磁鐵吸附安裝在被測機械設(shè)備上。具體工作過程如下:首先，各個傳感器節(jié)點在數(shù)據(jù)采集時段同步高速采集被測機械設(shè)備的振動信號，并對采集到的振動信號進行預(yù)處理，然后將預(yù)處理結(jié)果暫存至本地大容量存儲模塊中，并在兩次數(shù)據(jù)采集時段的間隔期將暫存的預(yù)處理結(jié)果發(fā)送至各個簇頭節(jié)點。然后，各個簇頭節(jié)點對接收到的預(yù)處理結(jié)果進行融合和壓縮，并通過數(shù)據(jù)收發(fā)單元將融合和壓縮后的預(yù)處理結(jié)果發(fā)送至計算機。最后，計算機基于數(shù)據(jù)處理軟件對接收到的預(yù)處理結(jié)果進行進一步處理，并對處理結(jié)果進行顯示，同時根據(jù)處理結(jié)果對被測機械設(shè)備進行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷。基于上述過程，與現(xiàn)有機械振動無線監(jiān)測系統(tǒng)相比，本專利技術(shù)所述的高速三軸加速度無線監(jiān)測系統(tǒng)通過采用模塊化結(jié)構(gòu)，并通過將三個獨立的單軸高速、高精度加速度傳感器集成為具有數(shù)據(jù)壓縮功能和大容量存儲模塊的傳感器節(jié)點，實現(xiàn)了三軸正交、同步數(shù)據(jù)采集，由此實現(xiàn)了對機械設(shè)備的高頻振動信號(頻率不低于10KHZ的振動信號)的采集、處理、收發(fā)，從而具備了采樣頻率足、采樣精度高、采樣數(shù)據(jù)存儲容量大的優(yōu)點。本專利技術(shù)有效解決了現(xiàn)有機械振動無線監(jiān)測系統(tǒng)采樣頻率不足、采樣精度低、采樣數(shù)據(jù)存儲容量小的問題，適用于各種機械設(shè)備。【附圖說明】圖1是本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本專利技術(shù)的傳感器節(jié)點的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本專利技術(shù)的殼體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本專利技術(shù)的頂蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本專利技術(shù)的三個芯片組的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1-監(jiān)測基站，2-簇，3-簇頭節(jié)點，4-傳感器節(jié)點，5-三軸傳感器模塊，6-信號采集模塊，7-片上系統(tǒng)，8-存儲模塊，9-電源模塊，10-殼體，11-頂蓋，12-電路板，13-單軸加速度傳感器，14-抗混疊低通濾波電路，15-模數(shù)轉(zhuǎn)換器，16-可充電鋰電池，17-電源管理單元。【具體實施方式】高速三軸加速度無線監(jiān)測系統(tǒng)，包括一個監(jiān)測基站1和若干個簇2 ; 所述監(jiān)測基站1包括計算機和數(shù)據(jù)收發(fā)單元； 所述簇2包括一個簇頭節(jié)點3和若干個與簇頭節(jié)點3交互連接的傳感器節(jié)點4 ; 各個簇頭節(jié)點3均通過數(shù)據(jù)收發(fā)單元與計算機交互連接。所述傳感器節(jié)點4包括三軸傳感器模塊5、信號采集模塊6、片上系統(tǒng)7、存儲模塊8、電源模塊9 ； 所述三軸傳感器模塊5包括殼體10、頂蓋11、三個芯片組；所述芯片組包括電路板12和安裝于電路板12上的單軸加速度傳感器13 ;殼體10的上端設(shè)有敞口 ；頂蓋11封裝于殼體10的上端敞口上；三個芯片組正交組合為一體，且三個芯片組固定于殼體10的內(nèi)腔；所述信號采集模塊6包括三個抗混疊低通濾波電路14、模數(shù)轉(zhuǎn)換器15 ;三個抗混疊低通濾波電路14的輸入端分別與三個單軸加速度傳感器13的輸出端連接；模數(shù)轉(zhuǎn)換器15的輸入端分別與三個抗混疊低通濾波電路14的輸出端連接； 片上系統(tǒng)7與模數(shù)轉(zhuǎn)換器15交互連接； 存儲模塊8分別與片上系統(tǒng)7和簇頭節(jié)點3交互連接； 所述電源模塊9包括可充電鋰電池16、電源管理單元17 ;電源管理單元17的供電輸入端與可充電鋰電池16的供電輸出端連接；電源管理單元17的供電輸出端分別與三個單軸加速度傳感器13的供電輸入端、三個抗混疊低通濾波電路14的供電輸入端、模數(shù)轉(zhuǎn)換器15的供電輸入端、片上系統(tǒng)7的供電輸入端連接。工作時，三個單軸加速度傳感器同步高速采集被測機械設(shè)備的X、Y、Z三個軸向的振動信號，并將采集到的振動信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，然后將電壓信號發(fā)送至三個抗混疊低通濾波電路。三個抗混疊低通濾波電路對接收到的電壓信號進行濾波，并將濾波后的電壓信號發(fā)送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器將接收到的電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將數(shù)字信號發(fā)送至片上系統(tǒng)。片上系統(tǒng)對接收到的數(shù)字信號進行處理，并將處理后的數(shù)字信號發(fā)送至存儲模塊。存儲模塊對接收到的數(shù)字信號進行存儲，并將接收到的數(shù)字信號發(fā)送至簇頭節(jié)點。在此過程中，可充電鋰電池通過電源管理單元對三個單軸加速度傳感器、三個抗混疊低通濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、片上系統(tǒng)進行供電。三個芯片組通過剛性粘結(jié)劑粘結(jié)固定于殼體10的內(nèi)腔；殼體10的腔壁貫通開設(shè)有三個走線孔；頂蓋11通過鎢極氬弧焊焊接封裝于殼體10的上端敞口上；頂蓋11的下表面設(shè)有方形凸臺；三個抗混疊低通濾波電路14的輸入端分別通過三根屏蔽線纜與三個單軸加速度傳感器13的輸出端連接，且三根屏蔽線纜分別貫穿三個走線孔；片上系統(tǒng)7通過SPI接口與模數(shù)轉(zhuǎn)換器15交互連接；存儲模塊8通過SPI接口與片上系統(tǒng)7交互連接。工作時，頂蓋下表面的方形凸臺能夠?qū)⑷齻€芯片組安裝后剩余的空間密封住，由此增強三軸傳感器模塊的整體穩(wěn)定性。具體實施時，所述片上系統(tǒng)7采用CC2530片上系統(tǒng)；所述存儲模塊8采用2GMicro SD卡；所述殼體10采用厚度為1mm的不銹鋼殼體；所述頂蓋11采用厚度為1mm的不銹鋼頂蓋；所述電路板12采用厚度為1.6mm的雙層PCB電路板；所述單軸加速度傳感器13采用ADXL001 MEMS測振加速度傳感器；所述抗混疊低通濾波電路14采用壓控型二階有源低通濾波器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器15采用ADS8344八通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器。【主權(quán)項】1.一種高速三軸加速度無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括一個監(jiān)測基站(1)和若干個簇⑵； 所述監(jiān)測基站(1)包括計算機和數(shù)據(jù)收發(fā)單元； 所述簇(2)包括一個簇頭節(jié)點(3)和若干個與簇頭節(jié)點(3)交互連接的傳感器節(jié)點(4)； 各個簇頭節(jié)點(3)均通過數(shù)據(jù)收發(fā)單元與計算機交互連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速三軸加速度無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于: 所述傳感器節(jié)點(4)包括三軸傳感器模塊(5)、信號采集模塊(6)、片上系統(tǒng)(7)、存儲模塊(8)、電源模塊(9)；本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種高速三軸加速度無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括一個監(jiān)測基站（1）和若干個簇（2）；所述監(jiān)測基站（1）包括計算機和數(shù)據(jù)收發(fā)單元；所述簇（2）包括一個簇頭節(jié)點（3）和若干個與簇頭節(jié)點（3）交互連接的傳感器節(jié)點（4）；各個簇頭節(jié)點（3）均通過數(shù)據(jù)收發(fā)單元與計算機交互連接。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：武兵，林健，劉冬明，熊曉燕，
申請(專利權(quán))人：太原理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：山西;14
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