[发明专利]一种可变结构柔性振动变送器及其控制方法

权利要求书

1.一种可变结构柔性振动变送器，其特征在于：

变送器包含可编程电源、振动信号传感矩阵、智能数据处理单元、无线通信单元和显示报警单元；

所述振动信号传感矩阵的输出作为智能数据处理单元的输入，智能数据处理单元将数据处理的结果输出至无线通信单元的输入，变送器通过无线通信单元完成与另一个或多个独立所述变送器之间的连接以及与上位机之间的连接；可编程电源由智能数据处理单元控制，分别对智能数据处理单元、无线通信单元、显示报警单元和振动信号传感矩阵中的每个振动信号传感器进行供电；

所述可编程电源、振动信号传感矩阵、智能数据处理单元和无线通信单元的硬件资源均焊接于柔性印刷电路板上。

2.根据权利要求1所述可变结构柔性振动变送器，其特征在于：所述可编程电源包含电池模块和在线可编程电压调节模块，所述电源模块使用电池供电并作为在线可编程电压调节模块的电源输入，在线可编程电压调节模块由数据处理单元进行配置。

3.根据权利要求1所述可变结构柔性振动变送器，其特征在于：所述振动信号传感矩阵包含±1g、±2g、±5g和±10g的四个量程的加速度传感器，每个传感器包含片上振动信号检测、片上振动信号调理与片上振动信号转换，振动信号检测完成对被测设备加速度信号的测量，振动信号调理完成对所得加速度信号的放大和滤波，振动信号转换完成对所得加速度信号的模数转换，最终将数字信号输出至智能数据处理单元。

4.根据权利要求1所述可变结构柔性振动变送器及其控制方法，其特征在于：所述智能数据处理单元包含数据转换、数据分析和处理结果显示，数据转换包含可编程低通滤波器、积分运算和FFT，得到被测设备运转时的时频域特征，与内置的专家库进行比较，得到被测设备当前运行状况，将运行状况通过LED灯和蜂鸣器展现出来；使用硬件描述语言将所述智能数据处理单元在FPGA内由门电路直接实现。

5.根据权利要求1所述可变结构柔性振动变送器及其控制方法，其特征在于：使用硬件化编程，通过以下步骤改变硬件结构：

a.上电之后，首先进行硬件初始化，所述振动信号传感矩阵中所有加速度传感器均处于工作状态，并将采集到的加速度信号输出到智能数据处理单元；

b.智能数据处理单元对从振动信号传感矩阵接收到的每一路数据均进行低通滤波、积分运算和FFT，得到被测设备运转时的振动加速度、速度和位移以及频谱特征；

c.根据被测设备振动加速度、速度和位移参数，结合频谱特征，由专家系统给出当前振动情况下需要测量的加速度、速度和位移的范围的上下限，再依据所述变送器包含的振动传感器测量范围的上下限，要求变送器包含的振动传感器测量范围的上下限包含专家系统给出的所需测量范围上下限且与专家系统给出的测量范围的上下限误差最小的传感器，即为有效传感器；

d.确定了有效传感器后，对有效传感器的数据进行实时处理，处理步骤包括低通滤波、积分运算和FFT，得到被测设备的振动加速度、速度和位移以及振动信号的基波及各次谐波，并与专家系统给出的阈值进行实时比较，根据比较结果得到被测设备运行情况及安全状况，并确定所需传感器的工作模式，并通过配置可编程电源，对有效振动传感器供电，从而降低所述变送器功耗；工作模式包括休眠，低功耗采样，正常采样，全速采样；通过无线通信单元将所测加速度、速度、位移、频谱数据和运行情况发送至上位机，并通过显示报警单元对被测设备安全状况进行现场显示及报警；如果当前有效传感器测得的振动加速度、速度和位移大小超过专家系统给出的阈值，则根据步骤c重新确定有效传感器，否则一直执行步骤d；得到所述变送器硬件结构。