加速度傳感器 采集：一種加速度傳感器采集系統(tǒng)的制作方法
一種加速度傳感器采集系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種加速度傳感器采集系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的加速度傳感器系統(tǒng)大部分都是實時采集，采集的數(shù)據(jù)實時顯示，需要有線或無線的方式連接顯示設備，但是在實際使用中經(jīng)常無法直接連接顯示設備，需要把采集的數(shù)據(jù)預先存儲到設備中，進行后續(xù)的處理。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是:一種加速度傳感器采集系統(tǒng)，包括加速度傳感器、信號調理電路和存儲器，速度傳感器連接信號調理電路，最后把數(shù)據(jù)存儲在存儲器中。
[0004]作為本發(fā)明的優(yōu)化方案，加速度傳感器為壓電加速度傳感器。
[0005]作為本發(fā)明的優(yōu)化方案，信號調理電路包括放大器和AD模數(shù)轉化器。
[0006]作為本發(fā)明的優(yōu)化方案，AD模數(shù)轉化器為12位。
[0007]作為本發(fā)明的優(yōu)化方案，存儲器為鐵電存儲器。
[0008]本發(fā)明具有積極的效果:利用本系統(tǒng)，把加速度信號存儲到存儲介質中，便于后期的處理，尤其是一些無法連接顯示設備的時，例如炮彈的發(fā)射等，本系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)精度聞。
【附圖說明】
[0009]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中
[0010]圖1為本發(fā)明的結構圖。
【具體實施方式】
[0011]如圖1為一種加速度傳感器采集系統(tǒng)，包括加速度傳感器、信號調理電路和存儲器。速度傳感器連接信號調理電路，最后把數(shù)據(jù)存儲在存儲器中。其中加速度傳感器為壓電加速度傳感器，壓電加速度傳感器屬發(fā)電型傳感器，可把它看成電壓源或電荷源，故靈敏度有電壓靈敏度和電荷靈敏度兩種表示方法。前者是加速度計輸出電壓(HiV)與所承受加速度之比；后者是加速度計輸出電荷與所承受加速度之比。靈敏度隨質量塊的增大或壓電元件的增多而增大。一般來說，加速度計尺寸越大，其固有頻率越低。壓電式加速度傳感器在測試時具有明顯的方向性。信號調理電路包括放大器和AD模數(shù)轉化器。壓電加速度傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)信號經(jīng)放大器放大后傳輸給AD模數(shù)轉換器，AD模數(shù)轉化器為12位。這樣獲得的數(shù)據(jù)精度更高，存儲器為鐵電存儲器，F(xiàn)RAM的特點是速度快，能夠像RAM—樣操作，讀寫功耗極低，不存在如E2PR0M的最大寫入次數(shù)的問題。但受鐵電晶體特性制約，F(xiàn)RAM仍有最大訪問(讀)次數(shù)的限制。
[0012]利用本系統(tǒng)，把加速度信號存儲到存儲介質中，便于后期的處理，尤其是一些無法連接顯示設備的時，例如炮彈的發(fā)射等。
[0013]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種加速度傳感器米集系統(tǒng)，其特征在于:包括加速度傳感器、信號調理電路和存儲器；速度傳感器連接信號調理電路，最后把數(shù)據(jù)存儲在存儲器中。2.根據(jù)權利要求1所述的一種加速度傳感器采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的加速度傳感器為壓電加速度傳感器。3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種加速度傳感器采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的信號調理電路包括放大器和AD模數(shù)轉化器。4.根據(jù)權利要求3所述的一種加速度傳感器采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的AD模數(shù)轉化器為12位。5.根據(jù)權利要求1或2所述的一種加速度傳感器采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的存儲器為鐵電存儲器。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種加速度傳感器采集系統(tǒng)，包括加速度傳感器、信號調理電路和存儲器，速度傳感器連接信號調理電路，最后把數(shù)據(jù)存儲在存儲器中。加速度傳感器為壓電加速度傳感器。信號調理電路包括放大器和AD模數(shù)轉化器。AD模數(shù)轉化器為12位。存儲器為鐵電存儲器。利用本系統(tǒng)，把加速度信號存儲到存儲介質中，便于后期的處理，尤其是一些無法連接顯示設備的裝置，例如炮彈的發(fā)射等。
【IPC分類】G01P15/09, G01P1/16
【公開號】CN
【申請?zhí)枴緾N
【發(fā)明人】劉佳
【申請人】劉佳
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2014年4月16日
加速度傳感器 采集：加速度傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).doc
遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設 計 說 明 書 （論文）
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目 錄
TOC o "1-2" h z u 第1章 加速度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計方案 5
1.1 引言 5
1.2 總體方案論述 5
第2章 加速度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設計 6
2.1 系統(tǒng)所需的硬件 6
2.2 硬件系統(tǒng)各部分實現(xiàn)的功能 8
2.3系統(tǒng)整體實現(xiàn)的功能簡介 9
第3章 加速度傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設計 10
3.1 系統(tǒng)軟件的功能說明 10
3.2 系統(tǒng)程序流程圖 10
3.3 系統(tǒng)主要代碼 11
第4章 課程設計總結 16
參考文獻 17
第1章 加速度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計方案
1.1 引言
隨著智能化腳步的到來，人們已經(jīng)發(fā)明出了很多用于測量的高智能產(chǎn)品，其中就有加速度傳感器，加速度傳感器是通過測量由于重力引起的加速度，你可以計算出設備相對于水平面的移動速度，通過分析動態(tài)加速度，你可以分析出設備移動的方式。加速度傳感器不僅可以測量牽引力產(chǎn)生的加速度，甚至可以用來分析發(fā)動機的振動。其應用非常廣泛，例如加速度傳感器可應用于地震波的檢測，車禍報警的應用，還可用于高壓電線的擺動監(jiān)測，應用十分的廣泛。
1.2 總體方案論述
加速度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體結構如圖1所示。系統(tǒng)主要由三部分組成，包括加速度傳感器節(jié)點，協(xié)調器，PC。首先我們將編寫好的協(xié)調器代碼通過IAR環(huán)境燒寫到協(xié)調器中，然后修改協(xié)調器中各節(jié)點ID，此時協(xié)調器將會組建一個小范圍的網(wǎng)絡來控制各個節(jié)點協(xié)調工作。加速度傳感器節(jié)點將采集到的數(shù)據(jù)通過無線的方式傳給協(xié)調器，協(xié)調器通過串口將數(shù)據(jù)上傳到上位機的顯示屏。本次的系統(tǒng)設計在原有的基礎上增加了難度，不僅通過串口通信輸出到 PC 機上實時顯示，而且同過無線的方式用加速度傳感器采集到的信息來控
電機，通過轉動與停止來檢測是否產(chǎn)生加速度。
其系統(tǒng)組成框圖如圖1.1所示
協(xié)調器PC顯示屏加速度傳感器器
協(xié)調器
PC顯示屏
加速度傳感器器
電源模塊電機傳感器
電源模塊
電機傳感器
圖1.1 系統(tǒng)總體框圖
第2章 加速度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設計
2.1 系統(tǒng)所需的硬件
加速度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所需的硬件包括加速度傳感器節(jié)點，協(xié)調器，電機傳感器節(jié)點，PC機，燒寫代碼的工具。
其實物圖如下：
圖2.1 加速度傳感器節(jié)點
圖2.2 燒寫代碼工具
圖2.3 協(xié)調器
圖 2.4 電機傳感器節(jié)點
2.2 硬件系統(tǒng)各部分實現(xiàn)的功能
2.2.1 數(shù)據(jù)的采集與發(fā)送部分
實現(xiàn)該部分功能的部件是加速度傳感器節(jié)點，該節(jié)點中的 敏感元件將測點的 加速度信號轉換為相應的 電信號，進入前置 放大電路，經(jīng)過 信號調理電路改善信號的 信噪比，再進行 模數(shù)轉換得到 數(shù)字信號，最后送入到其嵌入的的單片機中，單片機再進行 數(shù)據(jù)存儲與控制。當傳感元件以 加速度a運動時，質量塊受到一個與 加速度方向相反的 慣性力作用，發(fā)生與加速度成正比a的形變，使 懸臂梁也隨之產(chǎn)生應力和應變。該變形被粘貼在 懸臂梁上的擴散電阻感受到。根據(jù)硅的 壓阻效應，擴散電阻的阻值發(fā)生與應變成正比的變化，將這個電阻作為 電橋的一個橋臂，通過 測量電橋輸出電壓的變化可以完成對加速度的測量。
其框圖如圖2.2：
無線單片機
無線單片機
(CC2430)
外圍匹配電路加速度傳感器
外圍匹配電路
加速度傳感器
電源監(jiān)測電路以及相應的指示電路
電源監(jiān)測電路以及相應的指示電路
系統(tǒng)電源
系統(tǒng)電源
圖 2.2 無線加速度傳感器網(wǎng)絡節(jié)點框圖
2.2.2 協(xié)調器節(jié)點部分
協(xié)調器是加速度傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的重要組成部分，它的作用主要包括協(xié)調建立網(wǎng)絡，還包括檢測網(wǎng)絡狀態(tài)、發(fā)送維護信號、發(fā)送采集命令，其他功能還包括：傳輸網(wǎng)絡信標、管理網(wǎng)絡節(jié)點及存儲網(wǎng)絡節(jié)點信息，并且提供關聯(lián)節(jié)點之間的路由信息;此外，網(wǎng)絡協(xié)調器要存儲一些基本信息，如節(jié)點數(shù)據(jù)設備、數(shù)據(jù)轉發(fā)表及設備關聯(lián)表等。
其框圖如圖2.3：
有節(jié)點加入網(wǎng)絡初始化
有節(jié)點加入網(wǎng)絡
初始化
開始
開始
分配網(wǎng)絡地址
分配網(wǎng)絡地址
建立網(wǎng)絡
建立網(wǎng)絡
圖 2.3 協(xié)調器節(jié)點框圖
2.2.3 結果的表達與輸出部分
該部分包括兩部分，一是電機節(jié)點，二是PC機的顯示屏。由加速度傳感器節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)最終將通過串口輸出數(shù)據(jù)顯
加速度傳感器 采集：加速度傳感器采集的數(shù)據(jù)有什么意義
加速度傳感器是一種能感受加速度并轉換成可用輸出信號的傳感器。
采集的數(shù)據(jù)可以經(jīng)過線性變換得到力的大小，經(jīng)過積分運算可以得到瞬時速度大小，經(jīng)過兩次積分可以得到位移（振幅）的大小。
加速度傳感器主要應用于振動測試。
如果用在皮帶機上，當它運轉中出現(xiàn)堵轉，皮帶斷帶，安設在輔助滾筒上的傳感器檢測不到轉動就會使主機報警停機。防止主滾有摩皮帶而著火或其它車故
加速度測量
傾角測量
運動測量
振動測量
加速度傳感器 采集：求助如何對加速度傳感器采集的信號進行濾波？
小白，現(xiàn)在有一套加速度傳感器設備用于測量機械加工振動，采集卡保存了加工過程中的加速度(g)、速度(mm/s)和位移（mm），供應商那邊說這套設備沒有濾波功能，讓我自己濾波。搜論文、相關書籍看了好幾天，濾波方法很多，但是沒看懂要處理加速度還是速度，還是位移？也不知道我如何處理這些數(shù)據(jù)，請大佬指點。
就我現(xiàn)有的這些數(shù)據(jù)，我應該如何做才能讓這些數(shù)據(jù)可以使用？
先不管你的物理量是什么，這里只是對你的數(shù)據(jù)進行濾波，Python里面有很多濾波方法，下面舉幾個例子。你先導出自己的數(shù)據(jù)，可參考如下方式進行濾波操作。
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from obspy import read
from scipy.signal import savgol_filter as sgolay
from scipy import signal
tr=read()[0]
# 原始信號 s1, 及對應的時間t
s1=tr.data; t=np.arange(len(s1)) * tr.stats.delta
# 相同權重卷積平均
s2=np.convolve(s1, np.ones(50)/50, mode='same')
# Savitsky-Golay 平滑濾波
s3=sgolay(s1, 91, 3)
# 低通濾波
fs=1 / (t[1]-t[0]) # 采樣率 (赫茲)
fc=2 # 截止頻率 （赫茲）
b, a=signal.butter(4, 2.0*fc/fs, 'lowpass')
s4=signal.filtfilt(b, a, s1)
# 高通濾波
fs=1 / (t[1]-t[0]) # 采樣率 (赫茲)
fc=1 # 截止頻率 （赫茲）
b, a=signal.butter(4, 2.0*fc/fs, 'highpass')
s5=signal.filtfilt(b, a, s1)
# 帶通濾波
fs=1 / (t[1]-t[0]) # 采樣率 (赫茲)
f1=.1; f2=2 # 通帶的兩個截止頻率 （赫茲）
b, a=signal.butter(4,[2.0*f1/fs, 2.0*f2/fs], 'bandpass')
s6=signal.filtfilt(b, a, s1)
# # 帶阻濾波
fs=1 / (t[1]-t[0]) # 采樣率 (赫茲)
f1=.5; f2=5 # 阻帶的兩個截止頻率
b, a=signal.butter(4,[2.0*f1/fs, 2.0*f2/fs], 'bandstop')
s7=signal.filtfilt(b, a, s1)
# 畫圖對比
l=6
plt.figure(figsize=(15, 20))
plt.subplot(l, 1, 1)
plt.plot(t, s1, label='Original signal')
plt.plot(t, s2, label='Convolved&filtered')
plt.legend(fontsize=15)
plt.subplot(l, 1, 2)
plt.plot(t, s1, label='Original signal')
plt.plot(t, s3, label='Savitzky-Golay&filtered')
plt.legend(fontsize=15)
plt.subplot(l, 1, 3)
plt.plot(t, s1, label='Original signal')
plt.plot(t, s4, label='Lowpass filtered')
plt.legend(fontsize=15)
plt.subplot(l, 1, 4)
plt.plot(t, s1, label='Original signal')
plt.plot(t, s5, label='Highpass filtered')
plt.legend(fontsize=15)
plt.subplot(l, 1, 5)
plt.plot(t, s1, label='Original signal')
plt.plot(t, s6, label='Bandpass filtered')
plt.legend(fontsize=15)
plt.subplot(l, 1, 6)
plt.plot(t, s1, label='Original signal')
plt.plot(t, s7, label='Bandstop filtered')
plt.legend(fontsize=15)
plt.show()
下面展示這些濾波方法的結果：
