无线传感网用振动加速度传感器实用电路的几点
振动传感器的原理及应用
给出一个运行状态好坏的评价。仪器这一功 能的增加给给使用人员带来了很大的方便， 也符合国际上开发便携式振动测量仪的潮流。
VIB-5振动测量仪
——上海嘉仪信息科技有限公司
VIB-5振动测量仪具有操作简单，携 带方便等特点，可测量振动的加速度， 速度和位移，并且全部使用触摸式按键 操作。
加速度
测量范围 速 度
机械隔离系统与振动梁的材料都是石英 晶体，用特殊低温切割法把整块石英体切 成AT型晶片，这可以使传感器工作在较宽 的温度范围。石英晶体的温度稳定性好，Q 值高、弹性好，不易受四周环境的影响， 而且，重复性好，迟滞最小。
3、压电激励电极
在振动梁的上下两面蒸发沉积着四个电极， 利用了压电效应的可逆原理。当四个电极 加上电场后，梁在一阶弯曲振动状态下起 振，未输入压力时，其自然谐振频率主要 决定于梁的几何形状和结构。
（3）振动弦式传感器
1. 结构特点 振弦式压力传感器的主要结构如下图所示
（1）振弦 振弦是把待测压力值的变化转变为频率
变化的敏感元件，对传感器的精度、灵敏 度、稳定性起决定的作用。对振弦材料的 要求是：
① 抗拉强度高。 ② 弹性模量大。
③ 磁性和导电性能好。 ④ 线膨胀系数小，尺寸随时间的稳定性好。
（1）间歇激发法 图所示为间歇激发 的振弦压力传感器 的示意图。 （2）连续激发法
连续激发时，振弦也是置于电磁铁的磁 场中，同时，振弦通以交变电流，由于电磁 感应，振弦受到一个垂直于磁力线的作用力， 从而激发振弦作频率等于其自振频率的周期 运动。然而，同间歇激发一样，由于阻力作 用，振弦的自振也将逐渐衰减，因此必须补 给能量以维持振弦稳定的等幅振荡。
对运行中机械设备的工作状态有无异常， 设备运行故障原因在哪里进行监测的各种 振动测量仪器。设备管理人员与维修人员 能利用这些振动测量仪方便地检测运行中 电机、泵、风机、压缩机等一切机械设备 的振动值，从中得到许多设备运行的重要 信息。
无线振动传感器的优点
无线振动传感器的优点无线振动传感器是指通过不接触测量物体，直接测量物体振动特性的传感器。
与传统的有线振动传感器相比，无线振动传感器的优点如下：1. 安装便捷无线振动传感器无需给传感器本身接线，只需放置在需要测量的物体上，便于安装和使用。
而有线振动传感器则需要安装线缆，需要加强支撑以支持线缆的重量和连接。
这大大降低了传感器的安装效率。
2. 无线传输无线振动传感器是一种无线传输技术，可以通过无线网络传输信号，无需对传输线路进行特殊设置。
相比有线传输方式，无线传输可以避免振动传感器在实际测量中可能遭遇的干扰和噪音。
3. 可移动性强无线振动传感器可以很容易地从一处移动到另一处进行测量。
在不需要安装线缆或更换设备的情况下，可以提高测量的灵活性和效率。
而有线振动传感器则需要更多的时间和精力来移动或重装。
4. 可扩展性强通过添加有效的传感器数目和测量点的位置，可以扩展无线振动传感器的测量范围，实现对更广泛场景和各种振动问题的监测。
相比之下，有线振动传感器的线缆长度和数量是有限的，只能覆盖特定的区域和测量范围。
5. 省钱无线传感技术的使用，降低了安装传感器所需的费用。
没有必要成批购买电缆和连接器，或者雇用人员对线缆进行安装。
这样可以更好地预算、降低成本、提高效率。
同时，当设备需要被维修和重新布置时，无线传感器的维修和重新定位成本也非常低。
6. 低功耗好的无线振动传感器应具有长时间的电池寿命，并能够简单地进行电池更换。
通过使用低功耗技术，可以减少能耗并简化维护。
这可以进一步提高设备的可靠性和便捷性。
总之，无线振动传感器在安装方便、无线传输、移动性强、可扩展性强、省钱、低功耗等各个方面都有明显的优点。
使用这种新型的振动传感技术，无疑可以使监测更为灵活、高效和安全。
无线传感器网络振动信号采集节点的设计
无线传感器网络振动信号采集节点的设计张琨;武兵【摘要】At present,the signal acquisition device for the vibration signals of rotating machinery has the problem of high cost and high power consumption,aiming at this a wireless sensor network node based onCC2530 was designed.The node was made up of the tri-axial accelerometer to collect vibration signal and take CC2530 own processor as a central processing unit.Data acquisi-tion,storage,processing and transmission control modules were integrated together to realize the accuracy of the vibration signal ac-quisition and the large amounts of data storage.The node used the ZigBee protocol stack to achieve mutual communication between nodes.The experiments show that the node for signal acquisition and wireless transmission is with high reliability and stability and meets the requirements of rotating machinery vibration monitoring.%针对目前无线传感器网络节点采集旋转机械振动信号存在的高成本和大功耗问题，设计一种基于CC2530芯片的无线传感器网络节点。
振动传感器原理及应用
振动传感器原理及应用振动传感器是一种能够感知物体振动并将其转化为电信号的传感器，它在工业生产、机械设备监测、地震预警等领域有着广泛的应用。
本文将从振动传感器的工作原理、类型、应用场景以及未来发展方向等方面进行介绍。
振动传感器的工作原理主要是基于物体振动时产生的微小变化。
当物体受到外力作用时，会产生振动，而振动传感器可以通过测量物体振动时产生的位移、速度或加速度变化来实现对振动的感知。
常见的振动传感器工作原理包括压电效应、电磁感应效应、电容效应等。
其中，压电式振动传感器是应用最为广泛的一种，它利用压电晶体的压电效应将机械振动转化为电信号。
根据不同的工作原理，振动传感器可以分为压电式、电容式、电磁式、电阻式等多种类型。
每种类型的传感器都有其独特的特点和适用场景。
压电式振动传感器具有灵敏度高、频率响应宽等优点，适用于高频振动的监测；而电容式振动传感器则具有体积小、重量轻等特点，适用于对振动传感器体积要求严格的场景。
在实际应用中，振动传感器被广泛应用于工业生产和设备监测领域。
例如，振动传感器可以用于监测机械设备的振动情况，及时发现设备的异常振动并进行故障诊断和预防维护。
此外，振动传感器还被应用于地震预警系统中，通过监测地壳振动情况实现对地震的预警和监测。
随着科学技术的不断发展，振动传感器在未来的发展方向也将朝着更高的精度、更广的应用领域和更小的体积方向发展。
例如，随着微电子技术的进步，微型化、集成化的振动传感器将会得到更广泛的应用；同时，智能化、网络化的振动传感器系统也将成为未来的发展趋势，实现对振动数据的实时监测和分析。
总的来说，振动传感器作为一种重要的传感器设备，在工业生产、设备监测、地震预警等领域都有着重要的应用价值。
通过对振动传感器的工作原理、类型和应用场景的了解，可以更好地应用振动传感器技术，提高生产效率，保障设备安全，实现对振动数据的有效监测和分析。
随着科技的不断进步，振动传感器的应用前景也将更加广阔，为各行各业的发展提供更为可靠的技术支持。
一种无线智能振动传感器的设计与实现
87电子技术Electronic Technology电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering飞行器在飞行过程中会遇到复杂的动力学环境，能够准确的测量飞行器动力学环境对其安全飞行有重要意义[1-3]。
传统的有线传感器+数据采集设备的方式，受制于采集设备体积较大、不易供电，传感器布线困难等因素，很难满足飞行过程中测量需求[4-6]。
本文设计一种基于MEMS 技术的无线智能振动传感器，体积小，内置锂电池实现自供电。
数据采集状态下，无线数据传输的同时，传感器内部大容量Flash 进行存储备份，保证了测量数据的可靠性，为飞行状态下的测试测量提供一种有效解决方案。
1 系统整体方案无线智能振动传感器系统组成如图1所示。
系统主要由无线智能振动传感器节点、无线基站和上位机软件组成。
无线智能振动传感器采集到振动信号后，通过2.4G 无线方式将数据传输至无线基站，无线基站收到数据后通过以太网接口将数据传输至上位机软件。
空中应用时，无线基站也可通过RS422方式接入遥测系统。
2 无线智能振动传感器节点无线智能振动传感器主要包含数据采集模块、核心处理器模块，无线传输模块，存储模块和电源模块，其组成结构框图如图2所示。
2.1 硬件电路设计2.1.1 数据采集模块数据采集模块主要实现模拟振动信号的采集和调理。
MEMS 传感器选用意法半导体公司（ST ）生产的LIS344ALH 芯片，其具有高精度、高性能、低功耗、耐冲击的特点。
传感器量程可通过处理器IO 管脚程控，在±2g 和±6g 之间灵活切换测量范围。
传感器输出三路相互独立的模拟电压信号。
传感器信号经过二阶巴特沃兹低通抗混滤后输入AD 采集电路。
为保证数据的同步性，采用3路相互独立的AD 并行数据采集，并采用菊花链方式级联，对外仅有一个SPI 接口。
2.1.2 核心处理器无线智能传感器的核心处理器采用意法半导体公司的基于ARM Cortex TM -M4内核32位的超低功耗微控制器处理器STM32L476RGT7，该芯片工作频率可达80MHz ，具有丰富的外设接口，STM32L476微控制器运用全新的低功耗技术，优化电源管理模式，最低功耗仅30nA 。
基于无线传感器的振动检测
摘要无线传感网络是随着微机电系统、片上系统、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展而产生的。
以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革，无线传感器网络就是由部署在监测区域内的大量廉价的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。
无线传感器网络具有众多类型的传感器，可以探测包括地震、电磁、温度、湿度、光强度、压力、加速度等等一系列的现象。
丰富的功能为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景。
本文所使用的是美国克尔斯博公司生产的无线振动套件，其附带的加速计可以测量最高10G的加速度。
已经成功应用于对高压输电线路、船舶动力舱、机械转轴上的滚珠轴承的振动监测。
本文所做的工作是在TinyOS下使用nesC语言进行应用程序开发，搭建起一个具有基本功能的基于无线传感器网络的振动监测系统。
我们将一个三轴加速计、一块模数转换器板和一个XM2110无线电板连在一起形成一个基本的数据采集节点，使用MIB520板作为网关节点。
由此搭建起一个无线传感器网络并实现了基本的振动数据采集功能。
同时使用克尔斯博公司的XServe软件对数据进行收集、分析和转发。
实验结果验证了基于无线传感器网络的振动监测系统进行现实应用的可行性和它的良好性能。
向我们揭示了无线传感器网络美好的发展前景。
关键词：无线传感器网络，信息感知，微操作系统，振动监测AbstractWireless sensor network (WSN)was born with the fast development of MEMS、System on Chip、wireless communication and low-power embedded technology.Its low-power, low cost, the characteristics of distributed and self-organization has brought a revolution in information perception.Wireless sensor network is deployed in the monitoring area by a large number of low-cost micro-sensor nodes, forming a multi-hop ad-hoc networks through wireless communication.Wireless sensor networks have many kinds of sensors that can detect a series of phenomena including seismic, electromagnetic, temperature, humidity, light intensity, pressure, acceleration and so on.The rich functionality has brought the WSN a bright future.This article uses the vibration tool kit made by Crossbow technology from the U.S.A. its accelerator can measure at most 10G of acceleration,and was successfully deployed in the monitoring of high-voltage transmission lines, ship engine compartment, and ball bearings on the machinery shaft.What we do was to develop applications with nesC language in TinyOS and built a vibration monitoring system with basic functions based on WSN. We have put a triaxial accelerometer, a ADC board and a XM2110 radio board together to form a basic data collector mote, and used a MIB520 board as gateway. With them we built a WSN and chieved the basic function of the vibration data collection. Then we use Xserve to gother, analysis and transmit data.Experimental results demonstrate the feasibility of practical applications of the WSN based vibration monitoring system, and show the Bright prospects of wireless sensor networks.Keywords：wireless sensor network,information perception, TinyOS, vibration monitoring目录摘要 (I)Abstract (II)目录.................................................................................................................. I II 1 绪论.. (1)1.1 选题意义 (1)1.2 技术背景 (2)1.3 本文工作 (2)2 系统设计 (4)2.1 需求分析 (4)2.2 硬件结构 (5)2.3 软件结构 (8)2.4 功能流程 (16)3 关键技术 (17)3.1 振动数据采集 (17)3.2 XMesh网络协议 (19)3.3 数据处理 (22)3.4 数据格式转换 (23)4 测试 (25)5 结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)1 绪论1.1 选题意义当代社会的工业生产中，设备的机械化，自动化，信息化，智能化程度都日新月异的发展和进步着。
无线振动传感器网络节点设计_李剑
2011年第10期仪表技术与传感器InstrumentTechniqueandSensor 2011No.10基金项目：国家电子测试重点实验室基金资助项目（9140C1204051010）收稿日期：2011－02－14收修改稿日期：2011－07－10无线振动传感器网络节点设计李剑，姚金杰（中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051）摘要：介绍了一种适用于振动测试的传感器网络节点，通过该节点搭建的传感器网络可以检测材料是否存在缺陷。
该节点的硬件电路以cyclone III 系列FPGA 为核心，包括3维振动信号调理采集单元、1个外部SD 卡存储器、1个2.4G 频段的无线收发单元、1个传感器单元和USB －SPI 电路以实现无线、有线两种传输方式。
实验结果表明设计系统是可行且有效的，将会为MEMS 技术应用于振动检测领域奠定基础。
关键词：冲击回波法；振动测试；无线传感器网络节点中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1002－1841（2011）10－0076－02Design of Wireless Nondestructive Testing Network NodesLI Jian ，YAO Jin-jie（State Key Laboratory for Electronic Testing Technology ，North University of China ，Taiyuan 030051，China ）Abstract ：This paper introduced a kind of sensor network node suitable for vibration testing．The sensor network which set up by the nodes can detect material defects．The nodes in the hardware circuit took Cyclone III series FPGA as the core ，including 3D vibration signal disposal acquisition module ，SD card memory ，2.4GHz wireless transceiver module ，a sensor unit and USB －SPI circuit to realize the wireless and cable two kinds of transmission．Experimental results show that this system is feasible and effec-tive ，and can be used for vibration detection．Key words ：impact-echo ；vibration testing ；wireless sensor network node 0引言冲击回波法是用直径为φ3 20mm 的小钢球冲击测试物体表面，产生的瞬时脉冲波传入物体内部（设物体为均匀介质），并在内部缺陷（孔洞、蜂窝、分层）或弹性模量有差异的界面处反射到结构表面，引起质点的振动，继而通过提取质点的振动信息，判断物体的内部缺陷［1］。
无线加速度传感器简介
网关（基站）
无线网关负责把接收到的无线数据通过计算机接口传输至计算机进 行存储，分析处理。网关系列提供 USB、以太网、 GPRS/CDMA，既可以接入本地计算机，也可以 通过 INTENET/其他无线网络进行远程传输。
感知世界 超越无限
无线加速度传感器
公司简介
无线加速度传感器测量系统
我们的无线传感器网络，具有低能耗、低成本、体积小，高效率、高可靠性等特点，可以 方便地组成星状、链状、树状等网络拓扑，单个网络可以容纳高密度的传感器节点，技术处于 国际领先水平，广泛运用于振动、应变、压力、扭矩、温湿度、流量、气体等测量及工业监控 领域。
天线
环 境
冲击极限 工作温度范围
零 g 温度漂移
灵敏度温度漂移
2.4G DSSS
点对点，星型，线型，树型
室外 300 米可视距离，室内 100 米 数据实时传输到 PC； 1 通道 4K SPS 4 通道 1K SPS 8 通道 500 SPS （3） 250K BPS 内置天线 (4) 1000g (5) -20－+60℃（6） ±2mg/℃ ±0.03%FS/℃
60x52x33mm
外接电池 平均电流 0.044 mA /每 20 秒一次，0.022 mA / 每分一次 睡眠＜10µA 2—5 年
PPS 塑料(8) 无
60x52x33mm (8)
软件 件 附 提供附件
BeeData
BeeData
220V 充电器，M5ⅹ1.0 安装螺钉，计算机连接电缆，说明书，校准证书，软件安装光盘
震动传感器电路设计及振动补偿方法研究
震动传感器电路设计及振动补偿方法研究概述：随着科技的不断进步，震动传感器在工业、军事、医疗等领域中扮演着重要的角色。
本文旨在研究震动传感器电路设计以及振动补偿方法，以提高传感器的灵敏度和准确性，从而满足不同领域的需求。
一、震动传感器电路设计震动传感器电路设计的核心是有效地将机械振动转化为电信号。
下面将介绍两种常见的电路设计方法：1.1 压电式震动传感器压电元件是一种能将压力或应变转化为电荷的材料。
在压电式震动传感器中，压电元件充当着信号发生器的角色。
其电路设计如下：- 采用增益放大器：通过将压电传感器的输出信号接入一个增益放大器，可以增加信号的幅度。
这样可以提高传感器的灵敏度，使其能够检测到更微弱的振动信号。
- 低噪声设计：在电路中采用低噪声运算放大器可以有效地抑制噪声的影响，从而提高传感器的信噪比。
- 滤波电路：为了滤除不必要的高频或低频干扰信号，可以加入适当的滤波电路，提高传感器的准确性。
1.2 导电式震动传感器导电式震动传感器通常使用电阻应变式传感元件，其电路设计如下：- 桥式电路：将电阻应变传感器组成一个桥式电路，利用电阻的变化来检测振动信号。
桥式电路可以通过调节电阻来进行零点校准，以提高传感器的准确性。
- 自动增益控制：为了适应不同振幅的信号，可以添加自动增益控制电路，实时调整传感器的增益，使其能够适应不同的工作环境。
- 数字信号处理：在电路中使用模数转换器将模拟信号转换为数字信号，可以减少信号的失真，并便于进一步处理。
二、振动补偿方法研究在震动传感器工作过程中，由于外界环境的影响，会产生一些干扰信号，影响传感器的准确性。
为了解决这个问题，人们提出了各种振动补偿方法，下面介绍两种常见的方法：2.1 自适应滤波自适应滤波是一种基于滤波器的方法，其核心思想是根据实时信号对传感器进行调整。
主要步骤如下：- 采集环境信号：通过采集传感器周围环境的振动信号，获得干扰信号的参考模型。
- 误差计算：将实际信号与参考模型进行比较，计算传感器输出值与期望值之间的误差。
无线加速度传感器应用于机载振动压路机压实度检测
无线加速度传感器应用于机载振动压路机压实度检测无线加速度传感器应用于机载振动压路机压实度检测1、压实原理衡量公路路基质量的一个重要指标是路面的压实度。
压实有静作用压实、冲击压实、振动压实了种方式。
比较而言，振动压实对土层的影响深度和压实效果最好，在振动压实方式下土颗粒处于振动状态，小的土颗粒填充到大的土颗粒孔隙中，土处于容积尽量小的状态。
这使基础的承载能力随之提高，压实效果很好。
通过研究可得：压实度与振动压路机的振动参数和工作参数关系为：式中：P L为振动压路机振动轮的线载荷，N／cm；A为振动压路机的工作振幅mm；ω为振动压路机的工作频率，rad／s；V为振动压路机的工作速度，m／8．线载荷P L和振幅A越大作用在土表面上的正压力也越大，从而越容易破坏由土颗粒之间的黏聚力和吸附力形成的抗剪切强度。
在正常振动压实过程中，振动轮与土的表面始终保持接触。
振动轮振幅的大小反映了土体变形的大小，同时也反映了土体所受动压力的大小。
振动压路机的工作频率是影响土颗粒运动状态的重要参数。
当工作频率靠近“压实机一土”的振动系统的固有频率时，土颗粒的运动加速度提高，其内摩擦阻力急剧下降，土的颗粒之间的相互填充作用加强。
通过研究可建立如图l所示振动轮一土壤系统的数学模型，它由两个等量系统组成。
对土壤模型描述既要考虑其塑性变形又要考虑弹性变形，可把土壤振动压实分为3个阶段。
第1阶段：土壤密度小，土壤在周期作用的动载荷作用下，产生较大的塑性应变。
第2阶段：土壤密实度在增加，土壤在周期载荷作用下，产生以弹塑性变形为主的弹塑性应变。
第3阶段：土壤密实度增加到一定程度，土壤在周期动载荷的作用下，表现为完全刚性的应力—应变关系，土壤不再产生变形。
分析3个阶段可得到一体的运动方程：式中：m e为偏心质量块的静偏心力矩；m1为上车质量；m2为下车质量(振动质量)；m3为随振土体质量；K1为橡胶减振器刚度；K2为土的刚度；C1为橡胶减振器阻尼；C2为土的阻尼；F 0为激振力；ω为工作土体瞬时位移。
振动传感器电路设计与数据采集技术
振动传感器电路设计与数据采集技术引言：在现代科技的不断发展中，振动传感器作为一种重要的感测器件，在工业生产、交通运输、医疗仪器等领域起到了至关重要的作用。
振动传感器电路设计和数据采集技术是实现振动传感器功能和应用的关键。
本文将介绍振动传感器电路设计的基本原理和常见的电路结构，并探讨数据采集技术对于传感器信号的获取和处理过程的影响。
一、振动传感器电路设计原理振动传感器电路设计的主要目标是将振动传感器输出的模拟信号转化为数字信号，实现数据采集和处理。
振动传感器通常采用电压输出方式，即输出电压与振动信号的振幅成正比。
传感器的输出电压一般很小，因此在电路设计中需要使用放大器对信号进行放大，以提高信噪比和测量精度。
常见的振动传感器电路设计中最常用的放大器是运放放大器。
运放具有高增益、低噪声以及较宽的频率响应范围等特点，非常适合振动传感器电路设计。
一般情况下，放大器电路采用差分放大器来实现，以抑制共模干扰。
放大器的增益需要根据具体应用场景来选择，同时要注意放大器的动态范围和带宽，以满足振动传感器的工作要求。
二、振动传感器电路结构振动传感器电路的结构根据不同的应用需求可以有多种设计方案。
以下介绍两种常见的电路结构：1. 可变阻抗传感器电路可变阻抗传感器电路是一种比较常见的设计方案，其基本原理是通过改变传感器的阻抗来实现对振动信号的测量。
该电路结构由传感器、电容、电压比较器和运放放大器等组成。
当传感器受到振动刺激时，其阻抗发生变化，导致电容的充电和放电时间发生改变。
通过测量电容充电和放电的时间差，可以得到振动信号的频率和振幅等相关信息。
2. 压电传感器电路压电传感器电路是另一种常见的设计方案，其基本原理是利用压电效应将机械振动转化为电荷信号。
该电路结构由压电传感器、放大器和数据采集模块等组成。
当传感器受到振动刺激时，压电材料会产生电荷，通过放大器对电荷信号进行放大，然后通过数据采集模块进行采集和处理。
三、数据采集技术的影响数据采集技术在振动传感器电路设计中起到了至关重要的作用。
基于振动故障检测的无线传感器网络信号采集研究调研
基于振动故障检测的无线传感器网络信号采集研究调研摘要：振动故障是工业生产中常见的故障类型之一，对设备的性能和健康状态有着重要影响，振动故障检测尤为重要。
无线传感器网络综合了传感器、嵌入式计算机、现代网络及无线通信等技术，能够通过各类集成化的微型传感器协同完成对各种环境或检测对象信息的实时监测、感知和采集，在振动故障检测中具有广泛的应用前景，但是振动信号采集相对困难。
本文研究了基于振动故障检测的无线传感器网络信号采集技术，通过对振动信号的采集和处理，可以实时监测工业设备的运行状态，及时发现故障并采取相应的措施，提高设备的可靠性和安全性。
关键词：无线传感器网络振动故障检测信号采集一、引言随着工业设备的智能化和自动化程度的提高，振动故障检测在工业生产中的重要性日益凸显。
传统的振动故障检测方法主要依赖于专业的人员进行定期巡检，这种方法存在人力资源浪费、检测效率低下等问题。
而无线传感器网络技术的出现，为振动故障检测提供了一种新的解决方案。
无线传感器网络可以实时采集振动信号，并通过网络传输到监控中心进行处理和分析，从而实现对工业设备的远程监测和故障检测。
1.研究背景振动故障是工业生产中常见的故障类型之一，对设备的性能和健康状态有着重要影响。
传统的振动故障检测方法主要依靠有线传感器来采集振动信号，但这种方法存在布线复杂、成本高昂和可移动性差等问题。
为了解决这些问题，无线传感器网络技术成为了一种新的趋势和解决方案。
2.研究意义无线传感器网络信号采集技术的引入可以显著降低振动故障检测的成本，并提高检测的效率和灵活性。
通过无线传感器网络，可以实现对设备振动信号的远程采集、实时分析和故障预测。
但是信号的采集与传输成为监测的重要指标，因此，本论文旨在探讨振动故障信号的采集，借以无线传感网络实现振动故障的检测，为工业领域提供一种高效、低成本的故障检测方法。
二、振动故障检测调研1.振动故障的定义和分类振动故障是指设备在运行过程中产生的振动信号与设备正常工作状态下的振动信号之间的差异。
无线振动监测的原理和应用
无线振动监测的原理和应用1. 引言振动是一种广泛存在于工业和物理领域中的现象，它可以对设备和结构的健康状况进行评估和监测。
传统的振动监测需要使用有线传感器，并且需要进行繁琐的布线和数据采集工作。
然而，随着无线通信技术的快速发展，无线振动监测成为了一种越来越重要的技术，它能够简化安装和维护流程，提高数据采集的效率和准确性。
本文将介绍无线振动监测的原理和应用。
2. 无线振动监测的原理无线振动监测的原理主要是基于无线传感器节点和数据传输技术。
传感器节点负责感知和采集振动信号，然后利用无线通信技术将采集的数据传输到数据中心或监测系统，进行数据分析和处理。
2.1 无线传感器节点无线传感器节点是无线振动监测系统的核心组成部分，它通常由以下几个部分组成： - 加速度传感器：用于感知和测量振动信号。
- 信号处理器：对采集到的振动信号进行初步处理和滤波。
- 微控制器：控制传感器节点的工作和数据采集。
- 无线通信模块：负责将采集到的数据通过无线通信技术传输出去。
2.2 数据传输技术无线振动监测系统采用了多种不同的数据传输技术，例如无线局域网（WLAN）、蓝牙（Bluetooth）、低功耗广域网（LPWAN）等。
这些传输技术可以提供各种不同的传输距离、带宽和功耗等性能，可以根据具体应用场景的需求选择合适的传输技术。
3. 无线振动监测的应用无线振动监测技术在多个领域都有广泛的应用，下面将介绍一些常见的应用场景：3.1 工业设备监测无线振动监测可用于工业设备的健康状况监测，例如发动机、水泵、风机等。
通过安装无线传感器节点并采集振动数据，可以实时监测设备的振动情况，及时发现异常振动并进行预警，避免设备故障和停机导致的损失。
3.2 结构健康监测无线振动监测还广泛应用于建筑物和桥梁等结构的健康监测。
通过安装无线传感器节点在结构表面并采集振动数据，可以监测结构的振动模态和变形情况，评估结构的健康状况，并及时发现结构的异常变化和损伤。
高精度icp振动加速度传感器原理及应用
高精度ICP振动加速度传感器原理及应用一、概述随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展，振动传感器作为一种重要的传感器，在工业生产、科研实验等领域中扮演着至关重要的角色。
其中，ICP振动加速度传感器作为一种高精度、高灵敏度的振动传感器，其原理及应用备受关注。
本文将围绕高精度ICP振动加速度传感器的原理及应用展开详细的介绍。
二、高精度ICP振动加速度传感器的原理ICP振动加速度传感器采用压电传感器技术，其工作原理主要是利用固定在传感器内部的压电陶瓷材料对外界的加速度进行测量。
具体原理如下：1. 压电效应：压电陶瓷材料在受到外界加速度作用时会产生应变，从而产生电荷。
当外界振动加速度发生变化时，压电陶瓷内部产生应变，从而引起电荷的变化。
2. 电荷放大：ICP振动加速度传感器内部集成了电荷放大器，用于放大由压电陶瓷产生的微小电荷信号，使其达到可以被测量的电压信号。
3. 输出信号：经过电荷放大器放大后的电荷信号将被转换为对应的电压信号输出，供后续的数据采集和分析使用。
三、高精度ICP振动加速度传感器的应用ICP振动加速度传感器在工业生产和科研实验等领域中有着广泛的应用，主要体现在以下几个方面：1. 机械设备监测：在工业生产过程中，ICP振动加速度传感器可以被安装到各类机械设备上，用于监测设备运行时的振动情况。
通过对振动数据的实时监测和分析，可以实现机械设备的状态评估和故障诊断，提高设备的运行效率和安全性。
2. 结构健康监测：在建筑结构、桥梁、隧道等工程项目中，ICP振动加速度传感器可以用于监测结构的振动特性，实时评估结构的健康状况，帮助工程师对结构进行及时维护和保养。
3. 地震监测：ICP振动加速度传感器可以用于地震监测，通过实时监测地表振动的加速度变化，帮助科研人员和地震学家研究地震活动规律，预警地震灾害。
四、高精度ICP振动加速度传感器的特点ICP振动加速度传感器具有如下特点：1. 高精度：ICP振动加速度传感器具有很高的测量精度，能够实现对微小振动信号的高精度测量和分析。
无线振动传感器原理
无线振动传感器原理
无线振动传感器的原理主要是基于振动传感器的工作原理。
当物体发生振动时，振动传感器会产生电信号，传感器通过测量电信号的变化来判断物体的振动情况，并将数据通过无线通信技术传输到接收端进行处理。
具体的步骤如下：
1.获取振动信号：无线振动传感器会获取被监测设备上的振动信号，这是通过加速度传感器实现的。
加速度传感器利用牛顿第二定律F=ma，加速度与作用力成正比，通过将加速度信号转换成电信号，可以测量被监测设备上的振动情况。
2.数据转换：传感器获取的电信号随后被转换为数字信号。
这个过程通常由模拟数字信号转换芯片实现，它将模拟信号转换成数字信号，便于后续的无线传输和数据处理。
3.数据传输：转换后的数字信号随后通过无线通信技术发送至接收端。
常见的无线通信技术包括WiFi、蓝牙和4G/5G等。
传感器与仪器本体之间通常通过导线连接，但也有一些无线传感器可以直接连接到无线信号发射器。
在接收端，接收到传感器发来的信号后，会对这些数据进行进一步的处理和分析，以实现设备运行状态的实时监测和预警等目的。
基于wifi通信的无线振动传感器[实用新型专利]
![基于wifi通信的无线振动传感器[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/80d619064afe04a1b171de80.png)
专利名称：基于wifi通信的无线振动传感器专利类型：实用新型专利
发明人：李强,张建清,彭恩文
申请号：CN201620359332.3
申请日：20160426
公开号：CN205843810U
公开日：
20161228
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种基于wifi通信的无线振动传感器，包括振动传感器、控制器和信息传送装置，振动传感器和信息传送装置均连接在控制器上，控制器上还连接有第一电源，所述控制器与第一电源连接的电源端上连接有断电警示电路，断电警示电路包括一端与电源端相连且另一端接地的分压电路，分压电路上并联有电容，所述分压电路的公共端连接在三极管的基极上，三极管的发射机接地且集电极通过第三电阻与第二电源相连，所述三极管的集电极连接在场效应管的栅极上，所述场效应管的漏极接地且源极与第二电源之间连接有告警装置，所述告警装置和第二电源之间还连接有开关，其具有掉电监测功能，掉电时提示，便于工作人员及时采取补救措施。
申请人：成都众山科技有限公司
地址：610000 四川省成都市高新区天府大道中段天府三街69号新希望国际B座4楼410室
国籍：CN
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如何正确连接并使用电子电路中的加速度传感器
如何正确连接并使用电子电路中的加速度传感器电子电路中的加速度传感器是一种重要的传感器，它可以用来测量物体在三个方向上的加速度信息。
正确连接并使用加速度传感器对于电子电路的设计和应用至关重要。
本文将介绍如何正确连接和使用电子电路中的加速度传感器。
一、传感器介绍加速度传感器是一种能够测量物体加速度的传感器。
它能够感知物体受到的加速度，并将其转化为电信号输出。
在电子电路中，加速度传感器通常使用微机电系统（MEMS）技术制造。
二、连接加速度传感器1. 电源连接加速度传感器通常需要外部电源供电。
在连接加速度传感器之前，需要确定其所需的电压和电流范围。
然后，将正极连接到正电源，将负极连接到接地线。
2. 数据输出连接加速度传感器的数据输出通常是模拟信号或数字信号。
如果是模拟信号，需要连接到模数转换器（ADC）或运算放大器等模拟电路进行信号处理。
如果是数字信号，可以直接连接到微处理器或数字电路。
3. 控制信号连接某些加速度传感器有控制信号，用于设置传感器的工作模式、采样率和灵敏度等参数。
这些控制信号通常是数字信号，可以通过连接到微处理器或数字电路来进行设置和控制。
三、使用加速度传感器1. 编程配置如果加速度传感器是数字输出的，通常需要进行编程配置以设置传感器的工作参数。
这些参数包括采样率、灵敏度、滤波等。
通过编程设置这些参数，可以实现各种不同的测量需求。
2. 数据处理获得加速度传感器输出的数据后，需要进行数据处理才能得到有用的信息。
常见的数据处理方法包括滤波、积分和分析等。
滤波可以去除噪音，积分可以计算出速度和位移，分析可以提取出特定的运动特征。
3. 应用案例加速度传感器广泛应用于各种领域，如运动监测、智能手机、汽车安全系统等。
在运动监测中，加速度传感器可以用来测量运动员的加速度、速度和步频等信息。
在智能手机中，加速度传感器可以用来自动旋转屏幕、计步和手势识别等。
在汽车安全系统中，加速度传感器可以用来检测碰撞并触发安全气囊等。
无线传感网用振动加速度传感器实用电路的几点探索-4
无线传感网用振动加速度传感器几点探索郭斌李昕欣（中科院上海微系统与信息研究所传感器国家重点实验室）摘要：通过对无线传感网的深入研究，实践上对比了MEMS压阻式、动圈式、MEMS电容式、压电式、等振动加速度传感器在无线传感网上应用的优劣。
用 MEMS压阻式振动加速度传感器设计了一套符合无线传感网用振动加速度的检测电路。
关键词：MEMS压阻式、动圈式、MEMS电容式、压电式振动加速度传感器、幅频特性、相频特性。
引言：无线传感网是具有无线通信、数据采集和处理、协同合作等功能的无线传感器节点协同组织起来形成无线传感器网络。
无线传感网是当今社会发展的一个热点，尤其在军事应用上。
无线传感网，对所应用的传感器有一些严格的限制条件。
首先是功耗限制。
无线传感网系统采用的是电池供电, 系统中各硬件模块,如信号采集模块,信号转换和传输模块,数据存储模块等都有明确的功率分配。
传感器须是低功耗传感器。
其次是精度限制。
无线传感网起点较高，表现为其数据采集器精度很高，其中A/D转换精度为１６位精度。
传感器须是高精度传感器。
但提高系统精度和降低系统功耗往往是一对矛盾，是系统设计难点。
此外是传感器的体积的限制。
无线传感网上各无线传感器节点在满足功能要求的前提下，总期望体积越小越好。
一般而言无线传感网总是优先使用微型传感器，只是在微型传感器功能不能满足的条件下才考虑传统的机械式传感器。
目前较常用的振动加速度传感器；MEMS振动加速度传感器有压阻式和电容式两种；机械式振动加速度传感器有动圈式传感器；此外压电、光纤式振动加速度传感器。
光纤式振动加速度传感器虽然精度高，但体积大，电路复杂，不适合现场应用。
一、MEMS压阻式振动加速度传感器电路设计１）无线传感网用振动加速度传感器技术指标：供电电压：单电源+3.3V电源。
输出信号：1.65V为基准，上下差分模拟信号。
灵敏度：1000mV/g/3.3V。
模块功耗：额定电流≤1.5 毫安。
功耗≤1.5*3.3毫瓦，(约 5 毫瓦)。
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无线传感网用振动加速度传感器实用电路的几点探索-4无线传感网用振动加速度传感器几点探索郭斌李昕欣（中科院上海微系统与信息研究所传感器国家重点实验室）摘要：通过对无线传感网的深入研究，实践上对比了MEMS压阻式、动圈式、MEMS电容式、压电式、等振动加速度传感器在无线传感网上应用的优劣。
用 MEMS压阻式振动加速度传感器设计了一套符合无线传感网用振动加速度的检测电路。
关键词：MEMS压阻式、动圈式、MEMS电容式、压电式振动加速度传感器、幅频特性、相频特性。
引言：无线传感网是具有无线通信、数据采集和处理、协同合作等功能的无线传感器节点协同组织起来形成无线传感器网络。
无线传感网是当今社会发展的一个热点，尤其在军事应用上。
无线传感网，对所应用的传感器有一些严格的限制条件。
首先是功耗限制。
无线传感网系统采用的是电池供电, 系统中各硬件模块,如信号采集模块,信号转换和传输模块,数据存储模块等都有明确的功率分配。
传感器须是低功耗传感器。
其次是精度限制。
无线传感网起点较高，表现为其数据采集器精度很高，其中A/D转换精度为１６位精度。
传感器须是高精度传感器。
但提高系统精度和降低系统功耗往往是一对矛盾，是系统设计难点。
此外是传感器的体积的限制。
无线传感网上各无线传感器节点在满足功能要求的前提下，总期望体积越小越好。
一般而言无线传感网总是优先使用微型传感器，只是在微型传感器功能不能满足的条件下才考虑传统的机械式传感器。
目前较常用的振动加速度传感器；MEMS振动加速度传感器有压阻式和电容式两种；机械式振动加速度传感器有动圈式传感器；此外压电、光纤式振动加速度传感器。
光纤式振动加速度传感器虽然精度高，但体积大，电路复杂，不适合现场应用。
一、MEMS压阻式振动加速度传感器电路设计１）无线传感网用振动加速度传感器技术指标：供电电压：单电源+3.3V电源。
输出信号：1.65V为基准，上下差分模拟信号。
灵敏度：1000mV/g/3.3V。
模块功耗：额定电流≤1.5 毫安。
功耗≤1.5*3.3毫瓦，(约 5 毫瓦)。
分辨率：--75db。
带宽：300Hz。
２）开环电路设计框图：图1，开环电路设计框图压阻式振动加速度传感器是有四个可变电阻连接成为惠斯通桥式的无源传感器。
既然是无源传感器，须经外部电流或电压的激励，方能将物体的振动加速度信号精确的转换为电信号。
本传感器激励电源直接取之于无线传感网系统电源，因整个无线传感网用的是电池供电，电池精度能满足电路的要求。
采用经稳压后的稳压源是因稳压源的结构较恒流源简单。
前置级采用是差分输入仪表放大器，目的是去除无用的共模信号，只放大反映振动加速度大小的差模电信号。
缓冲调整作用于前置级和放大级的阻抗匹配为信号滤波做准备。
滤波电路目标是将有用信号和无用信号分开，此处滤波电路设计，采用多路反馈电压控制二阶有源低通滤波器。
该低通滤波器有通频带平坦，线性度好的优点。
为满足计算机接口的要求，系统加了满刻度调整电路和中心电压调整电路。
本电路系统选用的器件基本上都是低功耗，微功耗器件。
３）开环电路设计电路图C622uC1100nC51n C9100nC7100nC447nC3100n C222uIC2/A2/1AD708IC3/A 1/2AD708RS3RS2RS4RS112345678IC1AD620AR R11KR31MR2200KR910KR1010K+3.3V+3.3V+3.3VR414.7KR682.5KR5147KR7200KR81M+3.3VC8100nR*R*IC2/B 1/2AD708IC3/B 1/2AD7081234567812345678C2547nR27Out图2，开环电路设计框图具体电路：RS1 RS2 RS3 RS4 是传感器将振动加速度信号转变为电信号，光刻在MEMS 悬臂梁上的四可变电阻；R* 是零位调整电阻；仪表放大器AD620 和C2 组成前置级交流放大器，放大原始信号；AD708是高精度双运放芯片，IC2/A和R2，R3 组成反相比例放大器，目的是调准中间级放大倍数；IC/2B和R4，R5，C4，C5组成多路反馈，压控，二节低通有源滤波器，滤除高频干扰波；IC/3A 和R7，R8组成反相比例放大器，调整整个电路的输出，也称满足刻输出；因为该套电路要和计算机接口，需要设计中心电压，本中心电压为 1.65V，IC3/B 和R9，R10组成跟随电压稳压电路，使IC3/B 运放输出电路接口电位为 1.65V，从而保持整个电路的中心电压为1.65V。
经过制作电路板，调试电路；本计算机对振动加速度信号采集的前置系统，即用MEMS 压阻式振动加速度传感器制作的前置系统，能很好的满足前面提到的无线传感网要求的各项技术指标。
二压阻式和动圈式振动加速度传感器幅频特性和相频特性图对比1，下面是压阻式和动圈式振动加速度传感器幅频特性对比表1，压阻式振动加速度传感器灵敏度表:表2，动圈式振动加速度传感器灵敏度表:频率(Hz) 10 20 30 40 60 100 200灵敏度(mV/g/5V) 3000 2370 1640 1260 895 475268 300 500 700 1000147 85 60 50幅频特性曲线图500100015002000250030003500400045001101001000频率(Hz)灵敏度(m V )图3，:压阻式振动加速度传感器， 以上的振动信号已没有了2，压阻式和动圈式振动加速度传感器计信号采集特性和幅频特性对比图 5，动圈式振动加速度传感器计信号采集特性曲线:S e n s i t i v i t y (m V /g /5V )图6，压阻式振动加速度传感器计信号采集特性曲线:上二幅信号采集特性曲线图，图5，图例，横轴单位为时间秒，纵轴每格为10毫伏，两传感器计在灵敏度相同的情况下，即本案灵敏度为每１ｇ输出１伏时的信号采集特性曲线图对比。
此时两传感器计所处外环境相同，测量的是同一个人的步行振动信号。
从图例上可明显看出, 压阻式振动加速度传感器计采集到的振动信号比动圈式振动加速度传感器计采集到的振动信号内容丰富，后者有明显的信号丢失；而前者的信号幅度在环境等同条件下明显增强。
虽然作为无源传感器的机械动圈式振动加速度传感器的优点是噪音低，这上对比图上也可明显的反应了出来，但信噪比，压阻式振动加速度传感器计比动圈式振动加速度传感器计却大的多，有6DB V，后面的幅频特性对比曲线将说到这一点。
提高信噪比是非电量和弱电信号电检测技术人员奋斗的最主要的指标之一。
图7，动圈式振动加速度传感器计幅频特性曲线:图8，压阻式振动加速度传感器计幅频特性曲线:上二幅幅频特性曲线图，图7，图8 是两传感器计在灵敏度相同的情况下，即本案灵敏度为每１ｇ输出１伏时的幅频特性曲线图对比。
此时两传感器计所处外环境相同，测量的是同一个人的步行振动信号。
从对比可明显的看出，压阻式振动加速度传感器计和动圈式振动加速度传感器计相比，３００Ｈｚ通频带内平坦。
压阻式振动加速度传感器计线性优良，前者在２５０Ｈｚ开始下降，而后者在１５０Ｈｚ时，信号基于没于噪声中了。
动圈式振动加速度传感器计线性不平坦，尤其是低频段，出显明显的下滑。
这是和前面提到过的，它的传感器性能相－致的，这科学地映证了我们做的动圈式振动加速度传感器的幅频特性的真实性。
从图例上看信号，噪声关系。
动圈式振动加速度传感器计噪声在８０以下，压阻式振动加速度传感器计噪声在８０附近，略高于动圈式。
但两者信噪声比，压阻式比动圈式高约６DB V，即相差约一倍。
从信噪比来看，压阻式远高于动圈式传感器。
三MEMS电容式振动加速度传感器用于无线传感网电路探讨电容式振动加速度传感器因其分辨率高，在MEMS传感器家族中占有重要的地位。
本所李昕欣老师和笔者曾多方尝试着将其应用到无线传感网上。
但无线传感网对其上应用的传感器有二先天限制条件，即传感器不仅要求精度高，复杂性低，还须低功耗、微功耗，尤其是功耗限制。
从电容式振动加速度传感器，MEMS结构上看，其输出阻抗特别大，相当于开路。
如将电容式振动加速度传感器当作无源传感器使用。
即需经外部激励，电荷转移，才能将振动加速度信号精确地转化为电信号。
因电容传感器内阻相当开路，故只能采用交流激励。
如采用幅度３.3Ｖ，频率１００Ｋ，交流信号源激励，不仅增加了电路的复杂度，光直交流转换产生交流驱动信号源和激励传感器，所需功耗就远大于１毫瓦。
１毫瓦对无线节点干电池供电系统而言负荷很重。
如想将电容式振动加速度传感器应用到无线传感网上，只能将电容式振动加速度传感器当有源传感器使用。
即不用外激励电路，将振动变化会引起电容量的变化通过电荷转移为电压变化，该电压变化信号反映振动加速度大小。
从专业角度来看，这是一个非常难处理的信号，不仅信号量幅度小，且传感器输出阻抗特别大。
需经前置放大电路阻抗匹配后信号才能作为有效信号。
可见 非一般的电容检测电路可将MEMS 电容式振动加速度传感器应用到无线传感网上。
MEMS 电容式振动加速度传感器前置放大电路的设计是电容式振动加速度传感器能否应用到无线传感网上的关键。
下图是精心设计的MEMS 电容式振动加速度传感器前置放大电路：T13DJO4T23DJO4R12.2MR31MR21MR6RE S2C347uC22.2uR722MC3100nU0C1CAPC2CAP注: 可能要改变R2,R3的阻值传感器图9，MEMS 电容式振动加速度传感器前置放大器电路图: 图9，该电路总体上说是一个自给偏压式射极输出器。
Ｔ１，Ｔ２为的是低功耗，采用３DJO 绝缘栅场效应管。
Ｔ２为射极输出器，Ｔ１为Ｔ２集电极负载。
选用 同型管是为了使静态电路对称，中心输出点电压为 ＶＣＣ／２。
Ｒ２ Ｒ３为分压电阻，保证Ｔ１工作在饱和状态。
Ｃ３为反馈电容，稳定输出信号，扩展通频带。
Ｒ１和后续电路组成自给分压电路，确保Ｔ２工作在放大态。
下图为MEMS 电容式振动加速度传感器幅频特性图，这一点和压电式振动加速度传感器原理基本一致，幅频特性也基本一致。
从幅频特性曲线图10上看，中频段线性度良好，缺点20H Z 下低频段衰减强烈，失真率大。
表3，幅频特性表：频率Hz 20 40 60 80输 出V 0．1 0．5 0．55 0．65 频率Hz 100 120 140 160 输 出V 0．65 0．65 0．65 0．65 频率Hz 180 200 220 240 输 出V 0．5 0．45 0．4 0．35幅频特性图00.10.20.30.40.50.60.7050100150200250300HzV图10，MEMS 电容式振动加速度传感器幅频特性图小 结从前面做过的电路和对比实验来看, MEMS 压阻式振动加速度传感器,基本上能满足无线传感网对传感器性能的要求，但从结构上而言，它的抗冲击性仍须进一步加强。