[发明专利]一种无线自组网、自发电、一体化振动传感器

说明书

本发明涉及一种无线自组网、自发电、一体化振动传感器，利用了压电晶体的物理特性，将传感器的受迫振动能转化为电能，测量与发电回路并采用了独特的冗余方案，能提高采样精度与供电可靠性。传感器采用一体化结构，将能量转换、状态监测、数据处理与数据通讯有机结合在一起。传感器配置低功耗轻质材料，根据机组振动状态“唤醒”或“休眠”传感器，能降低能耗，提高传感器的使用寿命，与传统的振动测量传感器相比，该传感器有高可靠性、高精度、功耗低、成本低等显著优势。

技术领域

本发明涉及振动传感器，具体涉及一种无线自组网、自发电、一体化振动传感器。

背景技术

旋转设备振动是自然界、工程技术和日常生活中常见的物理现象。工业现场发电机组在运行过程中由于铁芯松动、不平衡、不对中、间隙不均匀及轴承故障等原因，会引发机组不同程度的振动，机组的振动，尤其是高转速机组的振动超过安全限值，将对机组的正常运行产生不良影响，甚至造成机组本体结构受到损坏，致使机组故障停运。机组发生振动主要有电磁、机械等方面的原因。过去，设备工程师靠手摸、耳听并凭借个人经验来判断机组是否正常或处于故障状态。但如今机器的转速较高，许多警告性的振动出现在高频段，只能利用手持振动检测仪或在线式振动传感器这些专用仪器才能检测出来，并根据振动状态来分析振动产生的原因，再对故障进行定位和排除。手持式振动传感器是临时性检测，体现机组在某一个“点”或“线”时的状态，不能关联历史数据对机组振动状态进行趋势性分析。因而大多有用在线式振动检测方案，按测量方式来分，在线式振动传感器可分为电容式、应变式、石英振梁式、静电平衡式等，但都采用某一测量方式的单一回路，测量环节无备用和自校功能，以模拟量信号输出为主，采用外部供电模式，传感器使用时需配套专门的电源及信号用回路。

能源是人类赖以生存的基础，随着人类的发展，开发了大量的能源，传统能源已经面临枯竭，对环境造成的危害也越发严重，能源危机被越来越多的人所认知，发掘并利用替代新能源是人类亟待解决的问题，新型环保的绿色能源需求已不断加大，而目前传统的振动传感器还依然采用的常规电源进行供电，其缺点主要体现在两个方面：

（1）如果采用外部供电，则设备需要增加导电线路，导电线路与振动传感器固定连接，无疑增加了振动传感器的外部受力情况，从而导致振动传感器的灵敏度下降；

（2）如采用内部供电，也就是传统的蓄电池模式，则会出现电力续航问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无线自组网、自发电、一体化振动传感器，主要应用在机械设备振动监测场合。传感器利用压电晶体的物理特性，将振动能转换为电能，无需提供外部电源，提升振动传感器的灵敏度，内部模块及器件工作能量来自于传感器自身，减少了对传统能源的依赖和浪费，该传感器具有可靠、精度高、轻便、结构简单、安装方便、成本低、自发电等显著优点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种无线自组网、自发电、一体化振动传感器，包括：

可固定在被测目标设备表面的安装基座，以及固定在安装基座上的封装壳，所述封装壳被一隔板将其分隔为上层腔体和下层腔体，所述隔板下表面通过一弹性元件悬挂固定一质量块；

所述上层腔体固定有一支撑座，所述支撑座上安装有通讯模块、采集模块、控制模块和电源模块，所述控制模块分别与通讯模块、采集模块连接完成振动数据采集以及数据上传；

以及固定在下层腔体内的安装基座上的测量电极和电源电极，所述测量电极和电源电极各自由正电极和负电极组成，所述正电极和负电极之间加入一块或多块压电晶体，所述测量电极与采集模块连接，电源电极与电源模块组成闭合回路为传感器供电。

进一步的，所述质量块位于测量电极和电源电极正上方，质量块、测量电极和电源电极彼此之间设置一块阻尼元件。

进一步的，所述电源电极的正电极和负电极上分别固定有上共振元件和下共振元件；