基于加速度传感器的围界振动探测器的设计
[电子_电路]基于LABVIEW和三轴加速度传感器的振动信号测量系统设计
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[电子_电路]基于LABVIEW和三轴加速度传感器的振动信号测量系统设计机电工程学院毕业设计说明书设计题目: 基于LABVIEW和三轴加速度传感器的振动信号测量系统设计目录1. 绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2 研究意义 (1)1.3研究现状 (2)1.3.1 电机检测的研究现状 (2)1.3.2 三轴加速度传感器研究现状 (3)1.3.3基于Lab VIEW 的虚拟仪器研究现状 (3)1.4 存在的问题，我的方案 (4)2. 方案论证 (5)2.1整体设计方案 (5)2.1.1.振动信号采集部分 (5)2.1.2.振动信号处理部分 (6)2.1.3振动信号分析结果输出模块 (6)2.1.4软件部分 (7)2.2方案一 (8)2.3方案二 (9)2.4最终方案的确定 (10)2.5我的研究目标 (11)3.振动检测系统的硬件设计 (11)3.1 三轴加速度传感器部分 (12)3.1.1压电式ICP三轴加速度传感器原理 (12)3.1.2三轴加速度传感器的选型 (15)3.1.3三轴加速度传感器的安装 (13) 3.2 IEPE恒流源部分 (14)3.3数据采集部分 (15)3.3.1数据采集卡的选型 (15)3.3.2数据采集卡的安装 (12)3.4 信号处理部分 (17)3.5硬件电路的连接 (17)本章小结 (18)4.振动检测系统软件设计 (20)4.1 NI LABVIEW软件简介 (19)4.2 LABVIEW 图形用户界面设置 (21) 4.2.1 主界面设计 (20)4.2.2输出界面设置 (22)4.2.3回放界面设置 (23)4.2.4参数设置界面 (23)4.3 LABVIEW功能模块设计 (24) 4.3.1 信号预处理模块 (24)4.3.2 烈度报警模块 (26)4.3.3 谱分析模块 (29)4.3.4 数据存储模块 (30)4.3.5信号数据的回放模块 (32)本章小结 (33)3.振动检测系统仿真测试 (35)5.1 仿真信号生成 (34)5.2仿真分析结果 (35)本章小结 (36)设计总结 (38)致谢 (40)参考文献 (41)附录 (42)基于Lab VIEW和三轴加速度传感器的振动信号测量系统的设计1. 绪论1.1研究背景随着近几十年来我国经济的快速发展，科学技术的进步，为了与生产方式进一步适应，满足大型高速拖动的需求（如拖动大型发电机的形式实验及拖动大型风机、水泵、轧钢机、球磨机等设备的高速运行），大型高速电机在我国也得到了迅速的发展。
加速度传感器振动测量实验3页
加速度传感器振动测量实验3页实验目的：1.了解加速度传感器的原理和使用方法；2.掌握利用加速度传感器进行振动测量的基本方法和技巧；3.通过实验测量，理解和验证振动信号的基本参数和特性。
仪器设备：1.加速度传感器2.数据采集卡3.计算机4.振动发生器5.电缆和连接器实验原理：加速度信号可以用来测量物体的振动运动状态。
基于牛顿第二定律，物体的加速度与所受的外力成正比，因此可以通过测量物体受到的加速度信号来反推其所受的外力信号，从而了解其振动状态。
加速度传感器是一种常用的测量振动信号的传感器，它可以通过对物体运动状态的微小变化进行测量，进而反推出物体受到的外力信号。
加速度传感器中通常采用压电效应进行测量，即物体受到外力时会产生微小的形变，从而在压电材料上产生电势差，通过这个电势差就可以测量出物体所受的加速度信号。
在进行加速度传感器测量时，需要注意一些基本原则：1.测量前要校准传感器，确保其输出信号的稳定和准确；2.传感器的安装位置和方向应该固定，并在进行测量前进行校准；3.测量时应注意消除环境干扰信号，保证测量结果的准确性。
实验步骤：1.将加速度传感器与信号采集卡连接起来，连接电缆和连接器，并将信号采集卡插入计算机中。
2.将振动发生器与被测物体连接起来，设置合适的振动参数，启动振动发生器。
3.使用计算机软件进行数据采集和测量。
4.根据测量结果，分析得出被测物体的振动特性和参数，如振幅、频率、周期等。
注意事项：1.进行实验前要对仪器设备进行检查和保养，确保其工作正常；2.操作过程中要注意安全，避免仪器设备损坏或个人受伤；3.实验结束后要及时关闭仪器设备，将其存放在干燥、通风、安全的地方。
基于振动传感器的周界报警系统设计
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七、采集的振动数据与分析
采集的振动数据如上图所示，每一个点的时间间隔为3毫秒，一排有 1024个点，每排的时间约为3秒钟。分析上图可见摇晃一次产生的振 动数据约为1秒钟左右。 由于人攀爬栅栏每爬动一次的时间约是1到2秒，但是风吹产生的数据 非常短，所以，第一次出现长振动信号时开始记录数据3秒钟，在这 段时间内没有第二次长振动信号，视为是风吹引起的振动。在记录的 5秒钟之内出现第二次长振动信号，说明在这段时间内有人攀爬栅栏。 通过这个理论就可以实现区分风吹与攀爬的振动信号。
随着科技发展栅栏上会外加传感器来构成一个周界报警系统来保护这个重要场本次设计使用振动传感器作为周界报警系统的传感器振动传感器的内部主要由一个铁磁性金属滚珠和两个磁阻元件组成
基于振动传感器的 周界报警系统设计
班级： 学号： 姓名： 指导教师：
一、毕业设计任务
用51单片机设计基于振动传感器的报警电路，使其能够 判断非法入侵的警报信号； 利用51单片机构成信号采集电路 ； 能够区分出风吹与攀爬的振动信号 。
工程测量技术专业毕业设计论文：基于激光雷达的建筑物振动监测与分析
工程测量技术专业毕业设计论文：基于激光雷达的建筑物振动监测与分析振动监测与分析引言建筑物的振动监测对于保障建筑结构安全和评估地震等自然灾害的影响具有重要意义。
传统的振动监测方法主要依赖于加速度计和位移传感器等设备，这些方法在某些情况下存在一定的局限性，如信号失真、受环境干扰大等。
激光雷达作为一种非接触式的测量技术，具有高精度、高速度和高分辨率等优点，在建筑物振动监测领域具有广阔的应用前景。
本文的研究背景和意义在于利用激光雷达技术对建筑物振动进行监测和分析，提高振动监测的准确性和效率。
研究背景和意义激光雷达技术是一种基于激光测距原理的测量技术，通过发射激光束并测量反射回来的时间来计算距离。
激光雷达技术具有高精度、高速度和高分辨率等优点，在测量领域具有广泛的应用。
在建筑物振动监测领域，激光雷达技术可以克服传统方法的局限性，实现非接触式的测量，提高振动监测的准确性和可靠性。
此外，激光雷达技术还可以提供丰富的三维信息，如建筑物的三维轮廓和振动形态，为建筑物结构安全评估和地震灾害预警提供科学依据。
研究目的本研究旨在利用激光雷达技术对建筑物振动进行监测和分析，提高振动监测的准确性和效率。
具体目标包括：1）研究现有的激光雷达技术和数据处理方法，选择适合于建筑物振动监测的方法；2）建立基于激光雷达的建筑物振动监测系统，提高测量精度；3）通过对实际建筑物的实验测量，验证系统的准确性和可靠性；4）分析建筑物的振动特征和异常情况，为建筑物结构安全评估和地震灾害预警提供科学依据。
研究方法本研究采用实验测量和数据分析的方法，通过对实际建筑物的实验测量，获取相关数据，并对数据进行处理和分析。
首先，对现有的激光雷达技术和数据处理方法进行调研和分析，选择适合于建筑物振动监测的方法。
然后，根据实际需求和实验条件，建立基于激光雷达的建筑物振动监测系统，提高测量精度。
接下来，运用实验方法，对实际建筑物进行实验测量，获取大量的实验数据。
一种基于振动传感器的道路全时空域精准感知的架构和方法
一种基于振动传感器的道路全时空域精准感知的架构和方法一、背景随着交通事业的不断发展，道路安全问题日益突出。
为了提高道路安全管理水平，实时、精准地感知道路状况成为了迫切需求。
基于振动传感器的道路全时空域精准感知方法应运而生，它可以实现对道路信息的全面收集，为交通管理、车辆导航、应急救援等领域提供重要依据。
二、架构1. 传感器布局：采用振动传感器布置在道路两侧，可实时监测车辆行驶过程中的振动信息。
同时，结合雷达、激光等其他传感器，提高感知精度。
2. 数据采集：传感器将收集到的振动信息通过数据采集模块传输至中央处理单元。
采集模块具有防水、防震、防尘等功能，确保数据采集的稳定性和可靠性。
3. 数据分析：中央处理单元对接收到的数据进行处理、分析和存储。
通过算法模型，提取出道路状况的关键信息，如路面平整度、车辙、坑槽等。
4. 预警与控制：根据分析结果，系统对道路状况进行实时预警，并输出相应的控制指令。
如交通管理部门可获取到路面坑槽等信息，及时进行维修保养；驾驶员可根据预警信息调整行驶速度，确保行车安全。
5. 远程监控：利用网络技术，实现远程监控与调度。
交通管理部门可通过互联网或移动终端实时查看道路状况，进行远程指挥和调度。
6. 更新升级：系统应具备更新升级能力，以适应新技术、新设备的应用，提高道路感知的准确性和全面性。
三、方法1. 硬件优化：采用高灵敏度的振动传感器，提高感知精度；同时，优化数据采集模块，确保数据采集的稳定性和可靠性。
2. 软件升级：升级算法模型，提高对道路状况的识别能力；同时，开发远程监控软件，实现远程监控与调度。
3. 数据融合：结合雷达、激光等其他传感器，实现多源数据融合，提高感知精度和全面性。
4. 实时更新：实时收集道路信息，更新数据库；同时，根据交通管理部门的需求，提供定制化服务，满足不同场景下的道路感知需求。
四、应用场景与优势1. 交通管理部门：实时掌握道路状况，进行维修保养规划；提高应急救援效率，保障交通安全。
基于加速度传感器的围界振动探测器的设计
够测量加速力的电子设备 。 本设计采用Ａ ｎ ａ ｌ ｏ ｇ 公司的ＡＤ Ｉ Ｓ １ ６ ２ ２ ８ 振
度传感器 ， 可提供方 向感测和频谱分 析 ， 识别每个振动源并加 以归 类。 ＡＤ Ｉ Ｓ １ ６ ２ ２ ８ 振动监控器噪声性能额 定值仅为２ ４ ８ ｕ ｇ ／ ， ． ／ Ｈ ｚ ， 动态 范 围为 ±１ ８ ｇ ， 可设定为 至ｌ ｇ ／ ５ ｇ ／ １ ｏ ｇ ／ ２ Ｏ ｇ 。 该传感器 采用 ３ ． ０ ～
围界 振动探测器是一种能将非法入侵者破坏 、 攀越钢筋 围栏 、 ２硬件电路设计 铁栅栏的振动信号变为 电信号 的传感器 ， 电信号经过模／ 数转换器 ２ ． １ 加 速度 传 感 器 转换成二进制数据 、 进行数据组 织、 存储 、 运算处理 。 围界振动探测系统的核心部件为ＡＤ Ｉ Ｓ １ ６ ２ ２ ８ ， 该部件为是加速
动传感器来实现振动探测系统 的设计， 其具有信号调理、 温度补偿 、
自测 ， 以及可配置到检测 或脉冲检 测快速运动等功Fra bibliotek ， 产 品具有
３ ． ６ Ｖ 单 电源供 电， 工作温度范 围为 ０ ℃～＋１ ２ ５ ℃， 完全可以满足
围界 振 动 探 测 器 １
图 １ 围界 振 动 探 测 系 统 架 构 图
设 计 开 发
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基于加速度传感器的围界振动探测器的设计
杜 棋 漳
（ 上海民航新 时代机场设计研 究院有限公司广州分公 司 广 东广州 ５ １ ０ ４ ０ ５ ）
摘要： 围界振 动探 测 器是 安 装 于小 区 围栏的 安 防设施 ， 本 设计 采 用加 速度 传感 器 和单 片机 相结 合 ， 可 实现 对振 动类 型 的分 类 ， 大 大减 少 了 误 报 警 的 几率 ， 具有 较 大 经济 意 义和 社 会 意 义 。 关键 词 ： 振 动探测 加速 度传 感器 围界安 防 中 图分 类号 ： Ｔ Ｎ９ ２ ９ 文献 标 识 码 ： Ａ
基于压电式加速度传感器的微型振动测试仪设计
基于压电式加速度传感器的微型振动测试仪设计朱方园;赵海峰【摘要】振动信号的监测分析是判断机械设备状态的有效方法.针对工业设备运转时广泛存在的振动特征,基于压电加速度传感器设计了一种以单片机为核心,采用电荷运算交流反向两级放大电路、巴特沃斯二阶低通滤波调理电路的微型振动信号测试仪.应用于普通数控加工中心的振动监测,实现了工作台X/Y向振动数据的采集,分析发现了机床转速引起的振动异常现象,避免机床加工可能引发的问题,降低了机床故障监测成本.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2018(047)008【总页数】3页(P101-103)【关键词】振动信号;加速度信号;故障监测【作者】朱方园;赵海峰【作者单位】南京信息职业技术学院机电学院,江苏南京 210023;南京信息职业技术学院机电学院,江苏南京 210023【正文语种】中文【中图分类】TN919.60 前言自动化、智能化的数控加工设备可以节约人力，提升现代工业的生产效率。
随着科技的不断发展，企业设备的自动化率越来越高。
在这些高度自动化的企业，日常生产环节中设备的平稳运行可以保证产品的数量和质量。
因此，设备的正常运行成为企业正常运转、生产目标顺利实现的前提。
目前，自动化设备运行的保障方法，主要基于正常运转的机械设备存在稳定振动规律这一现象。
通过加速度传感器、外接信号采集器、上位机进行设备振动信号的监测、分析，从而判断设备当前的运转状态，保证日常生产正常进行。
当前，基于设备振动信号分析的这一监测方法已经成为企业诊断机械设备是否存在故障的一种有效手段。
在数控机床主轴的振动测试[1]、大型轮机轴承监测[2]、齿轮箱的振动分析[3]、车削加工过程中工件和刀具之间的振动测试[4]等领域，不少学者已经开展了大量研究，也取得了丰富成果[5-8]。
但是，在诸多测试现场，往往采用信号感知、信号采集设备相互分离的模式来完成振动数据的提取。
这种测试方式应用广泛、数据采集齐全，但信号采集系统价格昂贵，对于一些测试环境较为苛刻的场合使用不便，也无法满足一些中小型企业设备的日常监测。
用加速度传感器测量振动位移的方法
用加速度传感器测量振动位移的方法
用加速度传感器测量振动位移的方法：
1、电涡流式振动传感器
电涡流式振动传感器是涡流效应为工作原理的振动式传感器，它属于非接触式传感器。
电涡流式振动传感器是通过传感器的端部和被测对象之间距离上的变化，来测量物体振动参数的。
电涡流式振动传感器主要用于振动位移的测量
2,电感式振动传感器
电感式振动传感器是依据电磁感应原理设计的一种振动传感器。
电感式振动传感器设置有磁铁和导磁体，对物体进行振动测量时，能将机械振动参数转化为电参量信号。
电感式振动传感器能应用于振动速度、加速度等参数的测量。
3、电容式振动传感器
电容式振动传感器是通过间隙或公共面积的改变来获得可变电容，再对电容量进行测定而后得到机械振动参数的。
电容式振动传感器可以分为可变间隙式和可变公共面积式两种，前者可以用来测量直线振动位移，后者可用于扭转振动的角位移测定。
4、压电式振动传感器.
压电式振动传感器是利用晶体的压电效应来完成振动测量的，当被测物体的振动对压电式振动传感器形成压力后，晶体元件就会产生相应的电荷，电荷数即可换算为振动参数。
压电式振动传感器还可以分为压电式加速度传感器、压电式力传感器和阻抗头,
5、电阻应变式振动传感器
电阻应变式振动传感器是以电阻变化量来表达被测物体机械振动量的一种振动传感器。
电阻应变式振动传感器的实现方式很多，可以应用各种传感元件，其中较为常见的是电阻应变片。
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基于加速度传感器的围界振动探测器的设计作者：杜祺漳
来源：《数字技术与应用》2013年第01期
摘要：围界振动探测器是安装于小区围栏的安防设施，本设计采用加速度传感器和单片机相结合，可实现对振动类型的分类，大大减少了误报警的几率，具有较大经济意义和社会意义。
关键词：振动探测加速度传感器围界安防
中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）01-0128-02
近年来，我国在经济、文化方面取得了巨大成就，但新疆“七五”事件的发生，也警示了我们，还存在太多危险和恐怖因素。
目前在国内安防领域内，虽然视频监控、门禁和红外探测等传统技术已经比较成熟，但其均属于较低安全级别的安防技术，难以满足现代军事要地、国家重要机关部门和机场、银行等特殊场所较高级别安防的需求，在技术和市场上还存在很大空白。
围界振动探测器是一种能将非法入侵者破坏、攀越钢筋围栏、铁栅栏的振动信号变为电信号的传感器，电信号经过模/数转换器转换成二进制数据、进行数据组织、存储、运算处理。
围界振动探测器的核心部件为一片加速度传感器，它是一种能够测量加速力的电子设备。
本设计采用Analog公司的ADIS16228振动传感器来实现振动探测系统的设计，其具有信号调理、温度补偿、自测，以及可配置到检测0g或脉冲检测快速运动等功能，产品具有功耗低、精度高、速度快的特点。
1 系统架构设计
如图1，围界振动探测系统由前端部件围界振动探测器以及后端处理器中央报警单元组成。
每一个围界振动探测器包括加速度传感器ADIS16228、单片机MC9S08QG8、485通信接口电路。
2 硬件电路设计
2.1 加速度传感器
围界振动探测系统的核心部件为ADIS16228，该部件为是加速度传感器，可提供方向感测和频谱分析，识别每个振动源并加以归类。
ADIS16228振动监控器噪声性能额定值仅为
248ug/√Hz，动态范围为±18g，可设定为0g 至1g/5g/10g/20g。
该传感器采用3.0～3.6V单电源供电，工作温度范围为-40℃～+125℃，完全可以满足室外应用（如表1）。
传感器各轴的加速度检测值均在ADIS16228内部经ADC转换为数字信号，通过SPI接口供外部的MCU控制器访问。
该SPI接口可支持全双工数字通信，当检测信号转换完成后，芯片通过DIO引脚发出中断控制信号至MCU控制器，及时通知MCU进行数据交互操作。
2.2 MCU控制器
本设计采用MC9S08系列的单片机，该系列单片机是飞思卡尔基于HCS08内核的低端通用类产品，与常用的MCS一51系列单片机相比较，具有抗干扰能力强、工作稳定性好的特点，因此更适合运行在工控领域及恶劣的环境下。
本设计选用的单片机型号是：MC9S08QG8CPBE（16脚DIP封装），其主要资源如下：内置时钟源模块（ICS），通过调整内部基准频率可得到8MHz～10MHz的FLL输出，总线速度最高可达10MHz，最短指令执行时间100ns；自带上电复位电路（POR）、；8KB Flash；512BRAM：8路10位ADC；8位RTC模块；三个通讯接口：SCI、SPI与12C；一个可编程16位定时器/PWM模块（TPM）；lOmA的单TTL驱动能力；8路可编程有效极性或边沿触发按键中断。
MC9S08QG8单片机的作用是对加速度传感器经由SPI接口电路输入的信号进行采集，通过计算得出振动所属类型（例如风吹、小动物触碰、入侵者攀爬等），同时将数据传送至中央报警单元，以便对整个周界安防系统实施集中控制。
2.3 具体实现电路
本设计采用MAX488作为485通信接口芯片，围界振动探测器具体实现电路如图2：
3 软件设计
数据采集及处理程序流程如图3所示。
其中初始化包括系统上电、I/O端口初始化、通信芯片以及加速度传感器ADIS16228的参数初始化；系统初始化完毕后，将对加速度传感器进行零点校准和自检测，以满足精度要求；系统调用检测任务后，外部中断打开，等待加速度传感器的中断，当中断发生后，单片机将获取加速度传感器的检测值，并把分析结果发送至中央报警单元。
4 结语
通过采用嵌入式处理器以及加速度传感器，使我们能够对振动现象进行建模分类，避免以往单纯通过设置阈值来对振动信号进行简单判断，使报警更准确。
本设计经过进一步优化和完善，将可为围界提供更智能化的监测手段。
参考文献
[1]ADIS16228 datasheet Rev.B. Analog Device Inc， 2011-2012.
[2]MC9S08QG8/4 datasheet Rev.5. Freescale，2009.
[3]陈卫，杨忠.MEMS加速度传感器在微型特种机器人中的应用[J].传感器与微系统， 2009（7）：110-113.
[4]刘继承，徐庆华，查建新.用加速度传感器测量振动位移的方法[J].2007（5）：69-71.。