本發(fā)明涉及一種基于ccd的非接觸式振動(dòng)傳感器。

背景技術(shù)：

振動(dòng)是工程技術(shù)領(lǐng)域中重要的技術(shù)參數(shù)，在安防、建筑、工程機(jī)械、航空等領(lǐng)域振動(dòng)參數(shù)要求越來高。目前在振動(dòng)領(lǐng)域傳統(tǒng)主要分為接觸式振動(dòng)傳感器與非接觸式傳感器。

傳統(tǒng)的接觸式的振動(dòng)傳感器，如壓電式加速度傳感器、電磁感應(yīng)式振動(dòng)傳感器、壓敏式振動(dòng)傳感器等，微應(yīng)變式振動(dòng)傳感器，靜電力平衡式振動(dòng)傳感器此類傳感器在推廣使用中存在很多技術(shù)問題，主要是外電磁場(chǎng)對(duì)電信號(hào)的干擾，致使采集到的電信號(hào)失真，探測(cè)數(shù)據(jù)誤差大，各個(gè)信道信號(hào)疊加后發(fā)生畸變等。

非接觸式振動(dòng)傳感器目前主要是基于光學(xué)原理的傳感器，如光纖振動(dòng)傳感器具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、電絕緣性好、安全可靠、耐腐蝕和可構(gòu)成光纖傳感網(wǎng)絡(luò)等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而顯示出了巨大應(yīng)用潛力，但是光纖傳感器其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于ccd的非接觸式振動(dòng)傳感器，該基于ccd的非接觸式振動(dòng)傳感器通過應(yīng)用波的干涉原理，即液體振動(dòng)時(shí)液面波紋疊加產(chǎn)生干涉從而使得振動(dòng)信號(hào)加強(qiáng)，然后再通過ccd傳感器檢測(cè)水波的振動(dòng)幅度的變化。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明提供的一種基于ccd的非接觸式振動(dòng)傳感器，包括cpu處理系統(tǒng)、傳感器單元、ccd模塊、供電模塊、時(shí)鐘系統(tǒng)；所述供電模塊、時(shí)鐘系統(tǒng)分別連接至cpu處理系統(tǒng)，cpu處理系統(tǒng)連接控制ccd模塊；所述傳感器單元為無色柱式密封容器，在柱式密封裝置側(cè)面垂直設(shè)置有等距刻度標(biāo)識(shí)，柱式密封裝置中盛有有色液體；所述ccd模塊正對(duì)等距刻度標(biāo)識(shí)。

所述等距刻度標(biāo)識(shí)為黑色刻度尺。

所述等距刻度標(biāo)識(shí)最小刻度單位0.25mm，每五個(gè)最小刻度標(biāo)有數(shù)字。

所述時(shí)鐘系統(tǒng)為獨(dú)立rtc模塊。

所述cpu處理系統(tǒng)還連接有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。

所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊通過i2c通信連接于cpu處理系統(tǒng)。

所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊為eeprom芯片。

所述cpu處理系統(tǒng)還連接有無線通信模塊。

所述無線通信模塊為sim900a無線模塊。

所述cpu處理系統(tǒng)為msp430系列單片機(jī)。

本發(fā)明的有益效果在于：應(yīng)用波的干涉原理，即液體振動(dòng)時(shí)液面波紋疊加產(chǎn)生干涉從而使得振動(dòng)信號(hào)加強(qiáng)，然后再通過ccd傳感器檢測(cè)水波的振動(dòng)幅度的變化；本發(fā)明還將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、gsm等模塊集成于電路板上，便于遠(yuǎn)程監(jiān)控；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、精度高，特別是抗電磁干擾能力強(qiáng)，在振動(dòng)測(cè)量領(lǐng)域有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的連接示意圖。

具體實(shí)施方式

下面進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。

如圖1所示的一種基于ccd的非接觸式振動(dòng)傳感器，包括振動(dòng)傳感器單元模塊、ccd模塊、系統(tǒng)時(shí)鐘模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、cpu處理系統(tǒng)模塊、供電模塊、功能設(shè)置模塊、gsm模塊。振動(dòng)傳感器單元連接至ccd模塊、ccd模塊通過i/o口連接至cpu處理系統(tǒng)、時(shí)鐘模塊輸出連接至cpu處理系統(tǒng)、供電模塊連接至cpu處理系統(tǒng)、功能設(shè)置模塊連接至cpu處理系統(tǒng)、cpu處理系統(tǒng)模塊通過i/o口連接至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、cpu處理系統(tǒng)模塊通過i/o口連接至gsm模塊。

(1)振動(dòng)傳感器單元模塊如圖所示傳感器為密封裝置。其中1為由玻璃材料組成的無色容器密封容器；2虛線部分為液面；3為低粘稠性有色液體；4為容器壁上黑色刻度線，最小刻度單位0.25毫米，每5格(1.25毫米)標(biāo)有阿拉伯?dāng)?shù)字。

(2)ccd模塊采用圖像傳感器tsl1401芯片；

(3)時(shí)鐘模塊采用ds1302時(shí)鐘芯片；

(4)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊采用i2c通信協(xié)議的at24c02數(shù)字e2prom存儲(chǔ)芯片；

(5)供電系統(tǒng)采用兩節(jié)7號(hào)電池供電；

(6)功能設(shè)置模塊為2個(gè)獨(dú)立按鍵，通過按鍵可以設(shè)定報(bào)警強(qiáng)度閥值、系統(tǒng)復(fù)位初始化等功能；

(7)gsm模塊采用sim900a無線模塊；

(8)cpu處理系統(tǒng)采用msp430單片機(jī)。

由此，本發(fā)明：

(1)如圖1所示，其中1為由玻璃材料組成的無色容器密封容器；2虛線部分為液面；3為低粘稠性有色液體；4為容器壁上黑色刻度尺，最小刻度單位0.25毫米，每5格(1.25毫米)標(biāo)有阿拉伯?dāng)?shù)字。

(2)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，將振動(dòng)傳感器安置在被測(cè)物上，其中含有刻度‘0’的一面朝下，待液面恢復(fù)平靜狀態(tài)按下開始按鈕系統(tǒng)開始工作。此時(shí)通過ccd攝像頭拍攝振動(dòng)傳感的有刻度的一面，并將圖片信息實(shí)時(shí)發(fā)送給cpu處理系統(tǒng)。被測(cè)物振動(dòng)時(shí)液面開始振動(dòng)形成波紋，容器壁反射而產(chǎn)干涉現(xiàn)象加強(qiáng)了振動(dòng)幅度，若振動(dòng)持續(xù)則能夠在液面形成幅度較大的波紋。由于液面的波動(dòng)而引起了液位上下浮動(dòng)，從而可以間接通過圖片分析振動(dòng)狀態(tài)。

(3)振動(dòng)傳感器內(nèi)部液體為有色物質(zhì)與無色玻璃的對(duì)比度較高，cpu在圖像分析過程中將圖片信息進(jìn)行灰度處理即可；假設(shè)液位初始值如圖所示，液位位于4.4刻度處，系統(tǒng)在識(shí)別液位的過程中首先識(shí)別刻度阿拉伯?dāng)?shù)字‘5’，再識(shí)別液位與刻度‘5’之間的刻度條數(shù)為2條，此時(shí)便可計(jì)算液位高度為4.4。

(4)系統(tǒng)通過時(shí)鐘模塊讀取時(shí)間，具有實(shí)時(shí)檢測(cè)功能，并且能將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；通過功能設(shè)置模塊可以設(shè)定報(bào)警強(qiáng)度閥值、系統(tǒng)復(fù)位初始化等功能；系統(tǒng)還能夠?qū)⒄駝?dòng)數(shù)據(jù)通過gsm模塊遠(yuǎn)程發(fā)送。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于CCD的非接觸式振動(dòng)傳感器，包括CPU處理系統(tǒng)、傳感器單元、CCD模塊、供電模塊、時(shí)鐘系統(tǒng)；所述供電模塊、時(shí)鐘系統(tǒng)分別連接至CPU處理系統(tǒng)，CPU處理系統(tǒng)連接控制CCD模塊；所述傳感器單元為無色柱式密封容器，在柱式密封裝置側(cè)面垂直設(shè)置有等距刻度標(biāo)識(shí)，柱式密封裝置中盛有有色液體；所述CCD模塊正對(duì)等距刻度標(biāo)識(shí)。本發(fā)明應(yīng)用波的干涉原理，即液體振動(dòng)時(shí)液面波紋疊加產(chǎn)生干涉從而使得振動(dòng)信號(hào)加強(qiáng)，然后再通過CCD傳感器檢測(cè)水波的振動(dòng)幅度的變化；本發(fā)明還將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、GSM等模塊集成于電路板上，便于遠(yuǎn)程監(jiān)控；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、精度高，特別是抗電磁干擾能力強(qiáng)，在振動(dòng)測(cè)量領(lǐng)域有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：朱浩亮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南寧學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.22
技術(shù)公布日：2017.09.29