[发明专利]一种用于旋转机械振动监测的自供电无线振动传感器

说明书

本发明涉及旋转机械振动状态监测及保护领域，具体地说，是一种用于旋转机械振动监测的自供电无线振动传感器。主要包括磁电式能量转换与振动感知模块、信号调理及采集模块、低功耗控制器、供电及电源管理模块、无线数据收发模块。将传感器转换的电能进行累积后对蓄电池进行充电，实现不需另外外接电源，方便了测点的安装与布置，可长期工作并且免维护。实现了振动原始信号的采集，就地处理和分析，以及数据无线的传输。上传的振动原始信号便于设备状态监测与分析系统对设备状态进行深入分析和故障监测。

技术领域

本发明涉及旋转机械振动状态监测及保护领域，具体地说，是一种用于旋转机械振动监测的自供电无线振动传感器。

背景技术

目前工业应用中振动监测主要以有线式振动传感器为主，该类型传感器适用于分布集中、走线方便的应用场合，随着工业振动监测及设备健康诊断要求的不断提高，需要对越来越多的分散布置的设备进行振动等参数的监测。在分散布置及供电不便的场合，采用有线传感器组建参数采集系统存在较大的困难。

随着需求的逐渐凸显，目前也出现了无线振动监测传感器，但基本上都是以电池供电为主。电池供电方案存在工作性能与电池电能消耗之间的矛盾，通常以降低单位时间内传感器工作时长或增大电池容量为代价来解决这一矛盾，这样要么牺牲了监测质量（降低信号采集频次及减少数据上传信息量），要么牺牲了传感器体积。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于旋转机械振动监测的自供电无线振动传感器，利用传感器内部自带的振动感知部件实现振动能量的收集与存储，实现传感器高性能、可持续长期运行。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于旋转机械振动监测的自供电无线振动传感器，主要包括磁电式能量转换与振动感知模块、信号调理及采集模块、低功耗控制器、供电及电源管理模块、无线数据收发模块，所述磁电式能量转换与振动感知模块为总信号传输源，主要传送振动采集的信号源和电能摄取能量源，所述信号调理及采集模块处理信号源，所述供电及电源管理模块对电能摄取进行积累，所述低功耗控制器为传感器的核心，对传感器信号采集、电源管理、信号采集功能进行综合控制与管理，所述无线数据收发模块在控制器控制下进行无线指令的接受和振动数据的发送。

本发明进一步改进，磁电式能量转换与振动感知模块为振动感知模块，通过电磁感应原理将设备振动机械能转换为电能。

本发明进一步改进，信号调理及采集模块将振动感知模块产生的电压信号进行调理与放大后进入高速AD模块，实现振动信号的采集。

本发明进一步改进，无线数据收发模块采用zigbee网络及其它类似无线网络。

本发明进一步改进，供电及电源管理模块由低功耗升压电路、整流电路、超级电容蓄电器件、充放电控制电路及可充电电池组成。

本发明进一步改进，供电及电源管理模块的电路实现对磁电式能量转换和振动感知模块所产生的电能进行拾取积累，将拾取的电能保存于超级电容及可充电电池，实现对信号调理放大电路、低功耗处理器、无线数据收发模块供电。

本发明进一步改进，振动传感器分时工作在充电状态和工作状态，主要工作流程为：

步骤一：在充电状态，数据采集、无线传输及控制器处于休眠或低功耗运行状态，设备给供电系统充电；

步骤二：工作状态充电回路切断以避免充电回路对振动信号造成扰动；

步骤三：实现多层次休眠模式，在设备处于停机状态时，传感器无法充电，传感器停止所有信号采集及信号上传工作，进入深度休眠状态，最大限度降低设备能耗，直到下次设备启动。

本发明的有益效果：