[发明专利]高速三轴加速度无线监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及机械振动无线监测系统，具体是一种高速三轴加速度无线监测系统。

背景技术

随着科技的进步和工业化大生产的发展，大型机械设备的复杂程度、精密程度及自动化程度越来越高，随之而来的设备可靠性、可用性、可维修性和安全性的问题日益突出。为了解决上述问题，目前广泛采用的方法是：通过机械振动监测系统来采集机械设备的振动信号，并依据机械设备的振动信号对其进行故障诊断。现有的机械振动监测系统按照其通信方式主要分为两种：一种是机械振动有线监测系统，另一种是机械振动无线监测系统。实践表明，机械振动有线监测系统由于自身结构所限，普遍存在连线布线繁琐复杂、电缆易损毁、费时费工、可维护性差、缺少灵活性、成本高、适用范围受限（不适用于移动和旋转的机械设备）的问题。机械振动无线监测系统虽然能够克服机械振动有线监测系统存在的诸多问题，但其由于自身结构所限，仍然存在采样频率不足（无法采集频率为1KHZ以上的振动信号）、采样精度低、采样数据存储容量小的问题。基于此，有必要发明一种全新的机械振动无线监测系统，以解决现有机械振动无线监测系统存在的上述问题。

发明内容

本发明为了解决现有机械振动无线监测系统采样频率不足、采样精度低、采样数据存储容量小的问题，提供了一种高速三轴加速度无线监测系统。

本发明是采用如下技术方案实现的：高速三轴加速度无线监测系统，包括一个监测基站和若干个簇；

所述监测基站包括计算机和数据收发单元；

所述簇包括一个簇头节点和若干个与簇头节点交互连接的传感器节点；

各个簇头节点均通过数据收发单元与计算机交互连接。

工作时，各个传感器节点通过粘结或者磁铁吸附安装在被测机械设备上。具体工作过程如下：首先，各个传感器节点在数据采集时段同步高速采集被测机械设备的振动信号，并对采集到的振动信号进行预处理，然后将预处理结果暂存至本地大容量存储模块中，并在两次数据采集时段的间隔期将暂存的预处理结果发送至各个簇头节点。然后，各个簇头节点对接收到的预处理结果进行融合和压缩，并通过数据收发单元将融合和压缩后的预处理结果发送至计算机。最后，计算机基于数据处理软件对接收到的预处理结果进行进一步处理，并对处理结果进行显示，同时根据处理结果对被测机械设备进行状态监测和故障诊断。

基于上述过程，与现有机械振动无线监测系统相比，本发明所述的高速三轴加速度无线监测系统通过采用模块化结构，并通过将三个独立的单轴高速、高精度加速度传感器集成为具有数据压缩功能和大容量存储模块的传感器节点，实现了三轴正交、同步数据采集，由此实现了对机械设备的高频振动信号（频率不低于10KHZ的振动信号）的采集、处理、收发，从而具备了采样频率足、采样精度高、采样数据存储容量大的优点。

本发明有效解决了现有机械振动无线监测系统采样频率不足、采样精度低、采样数据存储容量小的问题，适用于各种机械设备。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的传感器节点的结构示意图。

图3是本发明的壳体的结构示意图。

图4是本发明的顶盖的结构示意图。

图5是本发明的三个芯片组的结构示意图。

图中：1-监测基站，2-簇，3-簇头节点，4-传感器节点，5-三轴传感器模块，6-信号采集模块，7-片上系统，8-存储模块，9-电源模块，10-壳体，11-顶盖，12-电路板，13-单轴加速度传感器，14-抗混叠低通滤波电路，15-模数转换器，16-可充电锂电池，17-电源管理单元。

具体实施方式

高速三轴加速度无线监测系统，包括一个监测基站1和若干个簇2；

所述监测基站1包括计算机和数据收发单元；

所述簇2包括一个簇头节点3和若干个与簇头节点3交互连接的传感器节点4；

各个簇头节点3均通过数据收发单元与计算机交互连接。

所述传感器节点4包括三轴传感器模块5、信号采集模块6、片上系统7、存储模块8、电源模块9；

所述三轴传感器模块5包括壳体10、顶盖11、三个芯片组；所述芯片组包括电路板12和安装于电路板12上的单轴加速度传感器13；壳体10的上端设有敞口；顶盖11封装于壳体10的上端敞口上；三个芯片组正交组合为一体，且三个芯片组固定于壳体10的内腔；