[实用新型]具有温度自补偿抗振动干扰的高精度MEMS无线倾角传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于微机械系统(MEMS)、无线传感器网络(WSN)和倾角测量技术领域，具体涉及一种具有温度自补偿抗振动干扰的高精度MEMS无线倾角传感器。

背景技术

与传统倾角传感器相比，MEMS倾角传感器凭借体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、易于集成以及耐恶劣工作环境等优势，极大地促进了倾角传感器的微型化、智能化、多功能化和网络化发展。 

随着WSN技术的不断发展，无线传感器网络具有布局灵活、结构易变、生命力较强等特点。近年来，在环境监测、工矿监控等领域得到了广泛的应用。将MEMS技术和无线传感器网络技术相结合，用于环境安全健康检测，已经成为世界范围内土木工程领域研究的前沿方向。由于环境中存在温度变化和振动扰动等因素，而在目前还没有一种有效结合微机械系统(MEMS)和无线传感器网络(WSN)技术，并实现行温度补偿、滤波和抗干扰处理的具有温度自补偿抗振动干扰的高精度MEMS无线倾角传感器。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种具有温度自补偿抗振动干扰的高精度MEMS无线倾角传感器，通过无线网络传输数据，实现体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高和便于安装的优点。

本实用新型要解决的是传感器安装缺少灵活、准确、有效监测的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的具有温度自补偿抗振动干扰的高精度MEMS无线倾角传感器，包括其包括电源模块1、稳压模块2、MEMS倾角传感模块3、温度传感器4、微处理器5、A/D转换模块6和无线收发模块7。其中：稳压模块2的输出端连接MEMS倾角传感模块3的输入端，MEMS倾角传感模块3的输出端连接A/D转换模块6的输入端，A/D转换模块6的输出端连接微处理器5，温度传感器4的输出端连接微处理器5，微处理器5与无线收发模块7双向连接；稳压模块2、温度传感器4、微处理器5、A/D转换模块6、无线收发模块7分别连接电源模块1。

本实用新型中，所述高精度MEMS无线倾角传感器组合使用，高精度MEMS无线倾角传感器通过无线收发模块7进行无线连接。

本实用新型中，所述电源模块1用于稳压模块2、温度传感器4、微处理器5、A/D转换模块6和无线收发模块7供电。

本实用新型中，所述稳压模块2用于输出高精度稳定电压为MEMS倾角传感模块3供电，采用高精度的稳压芯片保证输出电压压差不超过±20mV为MEMS倾角传感模块供电。

本实用新型中，所述MEMS倾角传感模块3用于检测被测物体形变的倾角信息，采用体积小、功耗低、便于安装高精度MEMS的倾角测量芯片。

本实用新型中，所述温度传感器4用于监测环境温度，采用高分辨率温度传感器，实时监测倾角传感器所在点的温度实现对倾角传感器的温度补偿提供温度信息。

本实用新型中，所述微处理器5用于对MEMS倾角传感模块3的倾角信息进行滤波处理，采用数字滤波器去除振动噪声，保证MEMS倾角传感模块3的信息准确性，通过提取温度传感器4生成的温度信息进行温度补偿，打包高精度的倾角信息生成数据帧信号，并将数据信息提供无线收发模块7。

本实用新型中，所述A/D转换模块6用于将MEMS倾角传感模块输出的模拟信号转换成数字信号传送到微处理器5, 采用16或24位A/D芯片保证MEMS倾角传感模块的高分辨率。

本实用新型中，所述无线收发模块7用于通过无线网络无线传输微处理器5已经处理的数据。

所述数据帧信号的数据结构包括：数据头字段、节点编号字段、数据字段、校验字段和数据尾字段。

由所述具有温度自补偿抗振动干扰的高精度MEMS无线倾角传感器组成的测量系统：包括至少一个无线接收节点，至少一个发送节点和计算机终端；无线发送节点至少包括电源模块1、稳压模块2、MEMS倾角传感模块3、温度传感器4、微处理器5、A/D转换模块6和无线收发模块7。无线接收节点至少包括电源模块1、微处理器5和无线收发模块7。

本实用新型对所述传感器进行温度补偿、滤波和抗干扰处理，使其达到高精度的测量要求，并用无线网络进行数据传输，实现对倾角的准确、有效地实时监测。

附图说明

图1为基于具有温度自补偿抗振动干扰的高精度MEMS无线倾角传感器的测量系统应用场景示意图。

图2为具有温度自补偿抗振动干扰的高精度MEMS无线倾角传感器的倾斜姿态示意图。

图3为具有温度自补偿抗振动干扰的高精度MEMS无线倾角传感器的硬件结构图。