專利名稱：基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械振動測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種便于攜帶的、基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀及其檢測方法。
背景技術(shù)：
機(jī)械振動是物體或質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置附近所作的往復(fù)運(yùn)動。機(jī)械振動對于大多數(shù)的工業(yè)機(jī)械、工程結(jié)構(gòu)及儀器儀表是都有害的，振動量如果超過允許范圍，機(jī)械設(shè)備將產(chǎn)生較大的動載荷和噪聲，從而影響其工作性能和使用壽命，嚴(yán)重時會導(dǎo)致零、部件的早期失效，振動分析和振動設(shè)計已成為產(chǎn)品設(shè)計中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。機(jī)械振動是一種物理現(xiàn)象，而不是一個物理參數(shù)，振動的強(qiáng)弱用振動量來衡量，振動量可以是振動體的位移、速度、加速度、加加速度，所以振動測試是對這些振動量的檢測，用以反映振動的強(qiáng)弱程度。
振動測量的分類方法有多種，依據(jù)測量的原理可以分為機(jī)械法、電測法和光電結(jié)合測量法；依據(jù)測振傳感器與被測物接觸與否，可以分為接觸測量和非接觸測量；依據(jù)振動傳感器原理的不同，又可以分為加速度型、速度型和位移變化檢測型三種，其中加速度型和速度型屬于接觸型測量，使用時將其固定在被測物體上，位移變化檢測型屬于非接觸測量型，使用時無須安裝在被測物體上。傳統(tǒng)的基于嵌入式系統(tǒng)的振動測量系統(tǒng)包括傳感器、嵌入式硬件、嵌入式軟件三部分；其中傳感器部分設(shè)計包括傳感部分、傳感部分輸出信號的放大、調(diào)理、濾波、A/D轉(zhuǎn)換等模塊等；嵌入式硬件設(shè)計包括嵌入式微處理器、內(nèi)部總線、I/O 口、ROM、RAM、通用接口、鍵盤、顯示屏等部件的選擇和配置；嵌入式軟件包括中間層、軟件層、功能層程序，中間層設(shè)計BSP/HAL硬件抽象層/板級升級包，實現(xiàn)底層硬件驅(qū)動；軟件層包括實時操作系統(tǒng)移植，負(fù)責(zé)文件管理、任務(wù)管理、圖形用戶接口等；功能層設(shè)計為用戶的應(yīng)用程序的編寫，一般對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、計算，將處理結(jié)果發(fā)送到上位機(jī)或者顯示給用戶；這種傳統(tǒng)的基于嵌入式系統(tǒng)的振動測量系統(tǒng)的開發(fā)需要同時進(jìn)行傳感器、嵌入式硬件及嵌入式軟件的設(shè)計，設(shè)計和制造的成本高、工作量大、周期長，產(chǎn)品的軟硬件兼容性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在應(yīng)用Android平臺手機(jī)對集成傳感器的支持，提供一種采用接觸測量、加速度型測量方式的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀及檢測方法的技術(shù)方案，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。Android是以 Google 為首的開放手機(jī)聯(lián)盟(Open Handset Alliance-OHA)于 2007年推出的基于Linux平臺的開源操作系統(tǒng)，Android采用了軟件層疊的架構(gòu),包括以Linux為核心的底層、以函數(shù)庫和虛擬機(jī)為主的中間層以及應(yīng)用為主的上層；底層和中間層主要由C或C++開發(fā)，上層應(yīng)用主要由JAVA編寫；Android優(yōu)于其他嵌入式軟件平臺的一個方面就是方便地支持多種集成傳感器，可以感應(yīng)包括手機(jī)姿態(tài)、加速度、磁場、光強(qiáng)、溫度、壓力等多種物理量的變化，傳感器芯片內(nèi)嵌傳感器和A/D轉(zhuǎn)換電路，可直接以SPI或者I2C線路輸出數(shù)字信號；Android SDK在移動設(shè)備中提供了各種各樣的傳感器的API，可輕易訪問設(shè)備底層硬件，包括設(shè)置傳感器的量程、分辨率、準(zhǔn)確度、讀取測量數(shù)據(jù)等，而不必用匯編、C和C++等編程語言與底層硬件進(jìn)行交互，也不用理解硬件系統(tǒng)內(nèi)部工作機(jī)制和細(xì)節(jié)，具有硬件平臺無關(guān)性；Android平臺的應(yīng)用軟件采用JAVA語言進(jìn)行開發(fā)，應(yīng)用軟件具有軟件平臺無關(guān)性。所述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀，其特征在于包括CPU及與CPU連接配合的姿態(tài)測量模塊、姿態(tài)調(diào)整模塊、加速度測量模塊、傳感器標(biāo)定模塊、振動測量數(shù)據(jù)處理模塊；其中姿態(tài)測量模塊用于測量手機(jī)本體的方位變化；姿態(tài)調(diào)整模塊用于調(diào)整手機(jī)本體的位置；加速度測量模塊用于測量手機(jī)本體的三軸加速度；傳感器標(biāo)定模塊用于獲得加速度測量值修正系數(shù)實現(xiàn)對加速度測量模塊的標(biāo)定；振動測量數(shù)據(jù)處理模塊用于設(shè)置參數(shù)和分析獲得振動測量結(jié)果。所述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀，其特征在于所述的姿態(tài)測量模塊包括姿態(tài)傳感器，用于測量手機(jī)本體在地平坐標(biāo)系中的姿態(tài)參數(shù)，包括Azimuth角、Pitch角和Roll角。所述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀，其特征在于所述的姿態(tài)調(diào)整模塊包括連接配合的支撐架和一組支撐腳，支撐腳的底端連接設(shè)置調(diào)整螺母，支撐架上連接設(shè)置用于固定手機(jī)本體的彈簧扣。所述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀，其特征在于所述的加速度測量模塊包括加速度傳感器，測量手機(jī)本體在局部笛卡爾直角坐標(biāo)系中的三軸加速度；所述的傳感器標(biāo)定模塊將通過加速度測量模塊測取的手機(jī)本體水平靜置時的豎直加速度與標(biāo)準(zhǔn)重力加速度作比較，以此比值作為加速度測量值的修正系數(shù)實現(xiàn)對加速度測量模塊的標(biāo)定。所述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀，其特征在于所述的振動測量數(shù)據(jù)處理模塊包括參數(shù)設(shè)置模塊、振動分析模塊，參數(shù)設(shè)置模塊用于設(shè)置振動測量參數(shù)、振動測量結(jié)果參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)，其中振動測量參數(shù)包括測量量程、采樣頻率、分辨率、測量精度、標(biāo)準(zhǔn)重力加速度，振動測量結(jié)果參數(shù)包括振動加加速度、加速度、速度、位移、A95、V95、振動峰峰值、速度峰峰值；系統(tǒng)參數(shù)包括觸發(fā)方式、測量時間、測量數(shù)據(jù)保存位置；振動分析模塊包括將采集到的加速度對時間積分獲得被測體振動的速度數(shù)值，將該速度數(shù)值對時間積分獲得被測體的位移信息，通過繪圖程序獲得加速度、速度、位移的時間變化曲線，計算分析獲得振動參數(shù)A95、V95、振動峰峰值、速度峰峰值。所述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀，其特征在于還包括與CPU連接配合的顯示模塊、輸出模塊，顯示模塊用于在手機(jī)顯示屏中顯示測量與分析結(jié)果，輸出模塊包括SD卡、藍(lán)牙連接模塊中的一種或兩種。所述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀的檢測方法，其特征在于包括以下檢測步驟
1)將手機(jī)本體顯示屏向上靜置，通過姿態(tài)測量模塊測量手機(jī)本體在地平坐標(biāo)系中的姿態(tài)參數(shù)Azimuth角、Pitch角和Roll角；
2)利用步驟I)的測量數(shù)據(jù)，通過姿態(tài)調(diào)整模塊調(diào)整手機(jī)本體的位置，使Azimuth角、Pitch角和Roll角同時為零，即將手機(jī)本體調(diào)整至水平位置；3)在步驟2)所獲得的水平位置，通過加速度測量模塊測量手機(jī)本體在局部笛卡爾直角坐標(biāo)系中Z軸方向加速度，即豎直加速度；
4)傳感器標(biāo)定模塊利用步驟3)中測得的豎直加速度數(shù)據(jù)與實際重力加速度比較獲得加速度修正系數(shù)，實現(xiàn)對加速度測量模塊的標(biāo)定；
5)將所述的振動測量儀剛性地固定在被測物體表面，調(diào)整振動測量儀使其局部笛卡爾直角坐標(biāo)系方位與測量振動的方向一致；
6)啟動檢測程序，通過加速度測量模塊實時測得手機(jī)本體在局部笛卡爾直角坐標(biāo)系中的三軸加速度；
7)采用步驟4)中獲得的加速度修正系數(shù)對步驟6)所測得的三軸加速度進(jìn)行修正；
8)振動測量數(shù)據(jù)處理模塊利用步驟7)獲得的三軸加速度測量修正值進(jìn)行分析獲得振 動測量結(jié)果。所述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀的檢測方法，其特征在于其檢測步驟還包括通過與CPU連接配合的顯示模塊在手機(jī)顯示屏中顯示測量與分析結(jié)果，通過與CPU連接配合的輸出模塊將測量與分析結(jié)果輸送到外接設(shè)備，輸出模塊包括SD卡、藍(lán)牙連接模塊中的一種或兩種。所述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀的檢測方法，其特征在于所述的姿態(tài)調(diào)整模塊包括連接配合的支撐架和一組支撐腳，支撐腳的底端連接設(shè)置調(diào)整螺母，支撐架上連接設(shè)置用于固定手機(jī)本體的彈簧扣。所述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀的檢測方法，其特征在于所述的振動測量數(shù)據(jù)處理模塊包括參數(shù)設(shè)置模塊、振動分析模塊，參數(shù)設(shè)置模塊用于設(shè)置振動測量參數(shù)、振動測量結(jié)果參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)，其中振動測量參數(shù)包括測量量程、采樣頻率、分辨率、測量精度、標(biāo)準(zhǔn)重力加速度，振動測量結(jié)果參數(shù)包括振動加加速度、加速度、速度、位移、A95、V95、振動峰峰值、速度峰峰值；系統(tǒng)參數(shù)包括觸發(fā)方式、測量時間、測量數(shù)據(jù)保存位置；振動分析模塊包括將采集到的加速度對時間積分獲得被測體振動的速度數(shù)值，將該速度數(shù)值對時間積分獲得被測體的位移信息，通過繪圖程序獲得加速度、速度、位移的時間變化曲線，計算分析獲得振動參數(shù)A95、V95、振動峰峰值、速度峰峰值。上述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀，構(gòu)思新穎、結(jié)構(gòu)合理，克服了開發(fā)傳統(tǒng)的基于嵌入式系統(tǒng)的振動測量儀所需要的巨大工作量，充分應(yīng)用Android平臺手機(jī)對集成傳感器的支持，使得系統(tǒng)開發(fā)相當(dāng)方便、快捷；應(yīng)用本發(fā)明所述振動測量儀時，通過調(diào)用Android平臺手機(jī)的傳感器應(yīng)用程序編程接口，控制內(nèi)置的姿態(tài)傳感器芯片、加速度傳感器芯片可實現(xiàn)水平位置調(diào)整、測量方向調(diào)整、傳感器標(biāo)定，加速度信號的采集等，并通過內(nèi)置應(yīng)用程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理可獲得加加速度曲線、加速度曲線、速度曲線和位移曲線，測量結(jié)果可以報告方式在手機(jī)屏幕顯示，或?qū)С龅絊D卡，或通過藍(lán)牙模塊連接藍(lán)牙打印機(jī)打印，Android平臺手機(jī)具有的高分辨率可提高檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，同時檢測過程簡單，又便于攜帶，實現(xiàn)了一種高精度、低成本的物體振動參數(shù)測量系統(tǒng)方案。


圖I為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意 圖2為所述姿態(tài)調(diào)整模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1 一 CPU>2 一姿態(tài)測量模塊、3 —姿態(tài)調(diào)整模塊、3a —支撐架、3b —支撐腳、3c —調(diào)整螺母、3d —彈簧扣、4 一加速度測量模塊、5 —傳感器標(biāo)定模塊、6 —振動測量數(shù)據(jù)處理模塊、7 —顯不模塊、8 —輸出模塊、9 一手機(jī)本體
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合說明書附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的
具體實施例方式 圖1、2所示為基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀,包括CPUl及與CPUl連接配合的姿態(tài)測量模塊2、姿態(tài)調(diào)整模塊3、加速度測量模塊4、傳感器標(biāo)定模塊5、振動測量數(shù)據(jù)處理模塊6、顯示模塊7、輸出模塊8，CPUl及姿態(tài)測量模塊2、姿態(tài)調(diào)整模塊3、加速度測量模塊
4、傳感器標(biāo)定模塊5、振動測量數(shù)據(jù)處理模塊6、顯示模塊7集成在基于Android平臺的手機(jī)本體9內(nèi)，輸出模塊8集成在手機(jī)本體9內(nèi)或手機(jī)本體9上設(shè)置連接裝置與輸出模塊8連接；其中姿態(tài)測量模塊2包括姿態(tài)傳感器，用于測量手機(jī)本體的方位變化，具體用于測 量手機(jī)本體在地平坐標(biāo)系中的姿態(tài)參數(shù)，包括Azimuth角、Pitch角和Roll角；姿態(tài)調(diào)整模塊3用于調(diào)整手機(jī)本體的位置，包括連接配合的支撐架3a和一組支撐腳3b，支撐腳3b的底端連接設(shè)置調(diào)整螺母3c，支撐架3a上連接設(shè)置用于固定手機(jī)本體9的彈簧扣3d ;加速度測量模塊4包括加速度傳感器，用于測量手機(jī)本體在局部笛卡爾直角坐標(biāo)系中的三軸加速度；傳感器標(biāo)定模塊5利用手機(jī)本體9水平靜置時豎直加速度與標(biāo)準(zhǔn)重力加速度的比值作為加速度測量值的修正系數(shù)實現(xiàn)對加速度測量模塊4的標(biāo)定；振動測量數(shù)據(jù)處理模塊6用于設(shè)置參數(shù)和分析獲得振動測量結(jié)果，包括參數(shù)設(shè)置模塊、振動分析模塊、檢測報告生成模塊，參數(shù)設(shè)置模塊用于設(shè)置振動測量參數(shù)、振動測量結(jié)果參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)，其中振動測量參數(shù)包括測量量程、采樣頻率、分辨率、測量精度、標(biāo)準(zhǔn)重力加速度，振動測量結(jié)果參數(shù)包括振動加加速度、加速度、速度、位移、A95、V95、振動峰峰值、速度峰峰值；系統(tǒng)參數(shù)包括觸發(fā)方式、測量時間、測量數(shù)據(jù)保存位置；振動分析模塊包括將采集到的加速度對時間積分獲得被測體振動的速度數(shù)值，將該速度數(shù)值對時間積分獲得被測體的位移信息，通過繪圖程序獲得加速度、速度、位移的時間變化曲線，計算分析獲得振動參數(shù)A95、V95、振動峰峰值、速度峰峰值，檢測報告生成模塊用于將檢測分析結(jié)果按設(shè)定的格式與要求顯示或輸出；顯示模塊7用于在手機(jī)本體9的顯示屏中顯示測量與分析結(jié)果，輸出模塊8包括SD卡、藍(lán)牙連接模塊中的一種或兩種，SD卡用于直接導(dǎo)出檢測結(jié)果，藍(lán)牙連接模塊可用于與藍(lán)牙打印機(jī)連接，打印檢測結(jié)果。應(yīng)用上述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀的檢測方法，檢測流程包括姿態(tài)測量、姿態(tài)調(diào)整、加速度傳感器標(biāo)定、加速度測量、振動分析與計算、檢測結(jié)果輸出，包括以下檢測步驟
1)將手機(jī)本體9顯示屏向上靜置，通過姿態(tài)測量模塊2測量手機(jī)本體9在地平坐標(biāo)系中的三個姿態(tài)參數(shù)Azimuth角、Pitch角和Roll角；
2)利用步驟I)的測量數(shù)據(jù)，通過姿態(tài)調(diào)整模塊3調(diào)整手機(jī)本體9的位置，最終使Azimuth角、Pitch角和Roll角同時為零，即將手機(jī)本體9調(diào)整至水平位置；
3)在步驟2)調(diào)整所獲得的水平位置，通過加速度測量模塊4測量手機(jī)本體9水平靜置時在局部笛卡爾直角坐標(biāo)系中Z軸方向加速度，即豎直加速度；
4)傳感器標(biāo)定模塊5將步驟3)中測得的豎直加速度數(shù)據(jù)與實際重力加速度比較獲得加速度修正系數(shù)，實現(xiàn)對加速度測量模塊4的標(biāo)定；
5)將所述的振動測量儀剛性地固定在被測物體表面，調(diào)整振動測量儀使其局部笛卡爾直角坐標(biāo)系方位與測量振動的方向一致；
6)啟動檢測程序，通過加速度測量模塊4實時測得手機(jī)本體9在局部笛卡爾直角坐標(biāo)系中的三軸加速度；
7)采用步驟4)中獲得的加速度修正系數(shù)對步驟6)所測得的三軸加速度進(jìn)行標(biāo)定；
8)振動測量數(shù)據(jù)處理模塊6利用步驟7)獲得的三軸加速度標(biāo)定值進(jìn)行分析獲得振動測量結(jié)果；
9)顯示或輸出步驟8)中所獲得的測量與分析結(jié)果，即通過與CPUl連接配合的顯示模塊7在手機(jī)本體9的顯示屏中顯示測量與分析結(jié)果，或者通過與CPUl連接配合的輸出模塊8將測量與分析結(jié)果輸送到外接設(shè)備，輸出模塊8包括SD卡、藍(lán)牙連接模塊中的一種或兩 種。上述檢測步驟中所述的局部笛卡爾直角坐標(biāo)系的三軸空間位置關(guān)系為當(dāng)手機(jī)本體9的顯示屏朝向觀察者且觀察者視線與顯示屏垂直時，X軸方向為與顯示屏平面平行的正右側(cè)方向，y軸方向為與顯示屏幕平行且與X軸垂直向上方向，z軸方向為與顯示屏垂直且指向顯示屏外側(cè)方向；當(dāng)手機(jī)本體9處于水平位置且其顯示屏向上時，上述檢測步驟I)、
2)中所述的用以反映手機(jī)本體9在地平坐標(biāo)系中的位置狀態(tài)的Azimuth角、Pitch角和Roll角三個姿態(tài)參數(shù)具體分別為
Azimuth角，即方向角，是y軸在水平面上的投影與正北方向的夾角，其取值范圍是O 359。，當(dāng)Azimuth角取值O。、90。、180。、270。時y軸的指向分別為北、東、南、西;
Pitch角，即傾斜角，是y軸與水平面的夾角，以z軸向y軸方向移動為正，其取值范圍是-180。 180。；
Roll角，即旋轉(zhuǎn)角，是X軸與水平面的夾角，以X軸離開z軸方向為正，其取值范圍是-90。 90° ;
由姿態(tài)測量模塊2測量獲得的反映手機(jī)本體9水平位置關(guān)系的Azimuth角、Pitch角、Roll角三個姿態(tài)參數(shù)同時為零時，手機(jī)本體9處于水平位置，局部笛卡爾直角坐標(biāo)系的Y軸指向地磁北極，此時手機(jī)本體9的顯示屏向上，則局部笛卡爾坐標(biāo)系Z軸方向與重力加速度方向相反；手機(jī)本體9處于水平靜置所測取的豎直方向加速度可用于對當(dāng)前環(huán)境下加速度測量模塊4的標(biāo)定。上述檢測步驟2)中所述的姿態(tài)調(diào)整模塊3包括連接配合的支撐架3a和一組支撐腳3b，支撐腳3b的底端連接設(shè)置調(diào)整螺母3c，支撐架3a上連接設(shè)置用于固定手機(jī)本體9的彈簧扣3d，通過調(diào)節(jié)支撐腳3b底端的調(diào)整螺母3c可以調(diào)節(jié)支撐架3a的位置，從而調(diào)節(jié)通過彈簧扣3d與支撐架3a固定在一起的手機(jī)本體9的位置。上述檢測步驟8)中所述的振動測量數(shù)據(jù)處理模塊6包括參數(shù)設(shè)置模塊、振動分析模塊，參數(shù)設(shè)置模塊用于設(shè)置振動測量參數(shù)、振動測量結(jié)果參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)，其中振動測量參數(shù)包括測量量程、采樣頻率、分辨率、測量精度、標(biāo)準(zhǔn)重力加速度，振動測量結(jié)果參數(shù)包括振動加加速度、加速度、速度、位移、A95、V95、振動峰峰值、速度峰峰值；系統(tǒng)參數(shù)包括觸發(fā)方式、測量時間、測量數(shù)據(jù)保存位置；振動分析模塊包括將采集到的加速度對時間積分獲得被測體振動的速度數(shù)值，將該速度數(shù)值對時間積分獲得被測體的位移信息，通過繪圖程序獲得加速度、速度、位移的時間變化曲線，計算分析獲得振動參數(shù)A95、V95、振動峰峰值、速度峰峰值。上述實施例中，參數(shù)A95指在定義的界限范圍內(nèi)，95%的采樣數(shù)據(jù)的加速度或振動 值小于或等于的值；參數(shù)V95指在定義的界限范圍內(nèi)，95%的采樣數(shù)據(jù)的速度值小于或等于的值。
權(quán)利要求
1.基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀，其特征在于包括CPU(I)及與CPU (I)連接配合的姿態(tài)測量模塊(2)、姿態(tài)調(diào)整模塊(3)、加速度測量模塊(4)、傳感器標(biāo)定模塊(5)、振動測量數(shù)據(jù)處理模塊(6);其中姿態(tài)測量模塊(2)用于測量手機(jī)本體(9)的方位變化；姿態(tài)調(diào)整模塊(3)用于調(diào)整手機(jī)本體(9)的位置；加速度測量模塊(4)用于測量手機(jī)本體(9)的三軸加速度；傳感器標(biāo)定模塊(5)用于獲得加速度測量值修正系數(shù)實現(xiàn)對加速度測量模塊(4)的標(biāo)定；振動測量數(shù)據(jù)處理模塊(6)用于設(shè)置參數(shù)和分析獲得振動測量結(jié)果。
2.如權(quán)利要求I所述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀，其特征在于所述的姿態(tài)測量模塊(2 )包括姿態(tài)傳感器，用于測量手機(jī)本體(9 )在地平坐標(biāo)系中的姿態(tài)參數(shù)，包括Azimuth 角、Pitch 角和 Roll 角。
3.如權(quán)利要求I所述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀，其特征在于所述的姿態(tài)調(diào)整模塊(3)包括連接配合的支撐架(3a)和一組支撐腳(3b)，支撐腳(3b)的底端連接設(shè)置調(diào)整螺母(3c)，支撐架(3a)上連接設(shè)置用于固定手機(jī)本體(9)的彈簧扣(3d)。
4.如權(quán)利要求I所述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀，其特征在于所述的加速度測量模塊(4)包括加速度傳感器，測量手機(jī)本體(9)在局部笛卡爾直角坐標(biāo)系中的三軸加速度；所述的傳感器標(biāo)定模塊(5)將通過加速度測量模塊(4)測取的手機(jī)本體(9)水平靜置時的豎直加速度與標(biāo)準(zhǔn)重力加速度作比較，以此比值作為加速度測量值的修正系數(shù)實現(xiàn)對加速度測量模塊(4)的標(biāo)定。
5.如權(quán)利要求I所述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀，其特征在于所述的振動測量數(shù)據(jù)處理模塊(6)包括參數(shù)設(shè)置模塊、振動分析模塊，參數(shù)設(shè)置模塊用于設(shè)置振動測量參數(shù)、振動測量結(jié)果參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)，其中振動測量參數(shù)包括測量量程、采樣頻率、分辨率、測量精度、標(biāo)準(zhǔn)重力加速度，振動測量結(jié)果參數(shù)包括振動加加速度、加速度、速度、位移、A95、V95、振動峰峰值、速度峰峰值；系統(tǒng)參數(shù)包括觸發(fā)方式、測量時間、測量數(shù)據(jù)保存位置；振動分析模塊包括將采集到的加速度對時間積分獲得被測體振動的速度數(shù)值，將該速度數(shù)值對時間積分獲得被測體的位移信息，通過繪圖程序獲得加速度、速度、位移的時間變化曲線，計算分析獲得振動參數(shù)A95、V95、振動峰峰值、速度峰峰值。
6.如權(quán)利要求I所述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀，其特征在于還包括與CPU (I)連接配合的顯示模塊(7)、輸出模塊(8)，顯示模塊(7)用于在手機(jī)顯示屏中顯示測量與分析結(jié)果，輸出模塊(8)包括SD卡、藍(lán)牙連接模塊中的一種或兩種。
7.應(yīng)用權(quán)利要求I所述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀的檢測方法，其特征在于包括以下檢測步驟 1)將手機(jī)本體(9)顯示屏向上靜置，通過姿態(tài)測量模塊(2)測量手機(jī)本體(9)在地平坐標(biāo)系中的姿態(tài)參數(shù)Azimuth角、Pitch角和Roll角； 2)利用步驟I)的測量數(shù)據(jù)，通過姿態(tài)調(diào)整模塊(3)調(diào)整手機(jī)本體(9)的位置，使Azimuth角、Pitch角和Roll角同時為零，即將手機(jī)本體(9)調(diào)整至水平位置； 3)在步驟2)所獲得的水平位置，通過加速度測量模塊(4)測量手機(jī)本體(9)在局部笛卡爾直角坐標(biāo)系中Z軸方向加速度，即豎直加速度； 4)傳感器標(biāo)定模塊(5)利用步驟3)中測得的豎直加速度數(shù)據(jù)與實際重力加速度比較獲得加速度修正系數(shù)，實現(xiàn)對加速度測量模塊(4)的標(biāo)定； 5)將所述的振動測量儀剛性地固定在被測物體表面，調(diào)整振動測量儀使其局部笛卡爾直角坐標(biāo)系方位與測量振動的方向一致； 6)啟動檢測程序，通過加速度測量模塊(4)實時測得手機(jī)本體(9)在局部笛卡爾直角坐標(biāo)系中的三軸加速度； 7)采用步驟4)中獲得的加速度修正系數(shù)對步驟6)所測得的三軸加速度進(jìn)行修正； 8)振動測量數(shù)據(jù)處理模塊(6)利用步驟7)獲得的三軸加速度測量修正值進(jìn)行分析獲得振動測量結(jié)果。
8.如權(quán)利要求7所述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀的檢測方法，其特征在于其檢測步驟還包括通過與CPU (I)連接配合的顯示模塊(7)在手機(jī)顯示屏中顯示測量與分析結(jié)果，通過與CPU (I)連接配合的輸出模塊(8)將測量與分析結(jié)果輸送到外接設(shè)備，輸出模塊(8)包括SD卡、藍(lán)牙連接模塊中的一種或兩種。
9.如權(quán)利要求7所述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀的檢測方法，其特征在于所述的姿態(tài)調(diào)整模塊(3)包括連接配合的支撐架(3a)和一組支撐腳(3b)，支撐腳(3b)的底端連接設(shè)置調(diào)整螺母(3c)，支撐架(3a)上連接設(shè)置用于固定手機(jī)本體(9)的彈簧扣(3d)。
10.如權(quán)利要求7所述的基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀的檢測方法，其特征在于所述的振動測量數(shù)據(jù)處理模塊(6)包括參數(shù)設(shè)置模塊、振動分析模塊，參數(shù)設(shè)置模塊用于設(shè)置振動測量參數(shù)、振動測量結(jié)果參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)，其中振動測量參數(shù)包括測量量程、采樣頻率、分辨率、測量精度、標(biāo)準(zhǔn)重力加速度，振動測量結(jié)果參數(shù)包括振動加加速度、加速度、速度、位移、A95、V95、振動峰峰值、速度峰峰值；系統(tǒng)參數(shù)包括觸發(fā)方式、測量時間、測量數(shù)據(jù)保存位置；振動分析模塊包括將采集到的加速度對時間積分獲得被測體振動的速度數(shù)值，將該速度數(shù)值對時間積分獲得被測體的位移信息，通過繪圖程序獲得加速度、速度、位移的時間變化曲線，計算分析獲得振動參數(shù)A95、V95、振動峰峰值、速度峰峰值。
全文摘要
基于Android平臺手機(jī)的振動測量儀，屬于機(jī)械振動測量技術(shù)領(lǐng)域，包括CPU及與CPU連接配合的姿態(tài)測量模塊、姿態(tài)調(diào)整模塊、加速度測量模塊、傳感器標(biāo)定模塊、振動測量數(shù)據(jù)處理模塊；應(yīng)用所述測量儀的檢測流程包括姿態(tài)測量、姿態(tài)調(diào)整、加速度傳感器標(biāo)定、加速度測量、振動分析與計算、檢測結(jié)果輸出；本發(fā)明克服了開發(fā)傳統(tǒng)的基于嵌入式系統(tǒng)的振動測量儀所需要的巨大工作量，充分應(yīng)用Android平臺手機(jī)對集成傳感器的支持，使得系統(tǒng)開發(fā)相當(dāng)方便、快捷；Android平臺手機(jī)具有的高分辨率可提高檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，同時檢測過程簡單，又便于攜帶，實現(xiàn)了一種高精度、低成本的物體振動參數(shù)測量系統(tǒng)方案。
文檔編號G01M7/02GK102914414SQ20121038937
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者李偉忠, 韓樹新, 李存岑 申請人:杭州市特種設(shè)備檢測院