[发明专利]加速度传感器和传感方法、位移监测系统和监测方法

权利要求书

1.一种加速度传感器，其特征在于，包括：

振动信号采集模块，用于将待监测目标振动的加速度转化为电压信号输出；

模拟数字转换模块，用于将所述振动信号采集模块输出的电压信号经过模数转换变为数字电压信号；

线性变换模块，用于将所述数字电压信号线性变换为数字加速度信号。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述振动信号采集模块包括摩擦纳米发电机，所述摩擦纳米发电机包括静止部分、移动部分以及弹性连接部件，当外界有振动加在摩擦电纳米发电机上时，静止部分与外界待监测目标保持相对静止，移动部分在外界振动能和弹性连接部分的协同作用下，在相对于静止部分往返运动，进而在静止部分设置的电极间产生电信号。

3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述摩擦纳米发电机的共振频率为大于100Hz。

4.根据权利要求2或3所述的传感器，其特征在于，所述振动信号采集模块设置在与待监测目标固定的管状支撑部件内，包括：沿着待监测目标振动方向设置的第一电极层和第二电极层，上下排列附着在管状支撑部件内壁上，形成所述摩擦纳米发电机的静止部分，可以跟随待监测目标振动；摩擦层，设置在圆柱形质量块的表面，形成摩擦纳米发电机的移动部分；弹性连接部件，将质量块与管状支撑部件的顶部连接。

5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述摩擦层表面初始带有的电荷通过与第一电极层或第二电极层接触获得，或者通过注入方式获得。

6.根据权利要求5所述的传感器，其特征在于，在监测过程中所述摩擦层与第一电极层或第二电极层不接触。

7.一种加速度传感方法，其特征在于，包括步骤：

S1，振动信号采集模块将待监测目标振动的加速度转化为电压信号输出；

S2，模拟数字转换模块将所述振动信号采集模块输出的电压信号经过模数转换变为数字电压信号；

S3，线性变换模块将所述数字电压信号线性变换为数字加速度信号。

8.根据权利要求7所述的传感方法，其特征在于，还包括，线性变换模块中预先储存电压与加速度关系。

9.一种振动位移监测系统，其特征在于，包括：

权利要求1-6中任一项所述的加速度传感器；

积分模块，用于对所述数字加速度信号进行二重数值积分获得待监测目标振动位移的估计结果S；

状态判断模块，将位移估计结果S与预先设定的阈值V进行比较，判定待监测目标状态。

10.根据权利要求9所述的振动位移监测系统，其特征在于，还包括：

高通滤波模块，用于消除电压信号的基线漂移和二重数值积分带来的基线漂移。

11.根据权利要求10所述的位移监测系统，其特征在于，所述待监测目标状态包括危险、预警和安全，其中：

如果固定观测时间T内位移估计结果S超过阈值V规定次数m，则判定待监测目标状态为危险；如果超过阈值V次数在1-m次之间，则判定待监测目标状态为预警；如果没有超过阈值V，则判定待监测目标状态为安全。

12.根据权利要求10或11所述的位移监测系统，其特征在于，还包括报警模块，用于在所述状态判断模块判定待监测目标状态为危险时发出警报信息。

13.根据权利要求12所述的位移监测系统，其特征在于，所述报警模块采用鸣笛方式报警。