振動信號無線收集裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種振動信號無線收集裝置，包括一接收振動信號的金屬板、連接所述金屬板的壓電放大器、與所述壓電放大器連接的電流放大器、遮罩于所述壓電放大器和電流放大器外圍的金屬外殼；所述金屬板在收到振動信號時發(fā)生共振并產(chǎn)生電勢，并經(jīng)所述壓電放大器和電流放大器將電勢最終轉(zhuǎn)換成電流信號。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明振動信號無線收集裝置利用空氣為介質(zhì)，通過金屬板的共振接收振動信號，從而使金屬板產(chǎn)生高低不同的電勢，進(jìn)而將電勢轉(zhuǎn)換成電流信號，以得出物體振動的周期，以及間接計算頻率，其結(jié)構(gòu)、原理簡單，制造成本低廉，具有很廣的應(yīng)用范圍及極佳的經(jīng)濟性。
【專利說明】振動信號無線收集裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及振動信號監(jiān)測技術(shù)，尤其涉及一種振動信號無線收集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]機械振動是工程技術(shù)和日常生活中常見的現(xiàn)象。在大多數(shù)的情況下，機械振動是有害的。但振動也有可以被利用的一面，如振動機械具有能耗少、效率高、結(jié)構(gòu)簡單的特點。機械運轉(zhuǎn)中的振動及其產(chǎn)生的噪聲，一般都具有相同的頻率組成。振動測試在生產(chǎn)和科研的許多方面都占有重要地位。振動測試大致可分為兩類:1、測量設(shè)備和結(jié)構(gòu)所存在的振動，目的是監(jiān)測工況、估計振源、評價運轉(zhuǎn)質(zhì)量等。2、對設(shè)備或結(jié)構(gòu)施加某種激勵，使其產(chǎn)生振動，然后測量其振動，目的是研究設(shè)備或結(jié)構(gòu)的力學(xué)動態(tài)特性。由此可見，振動時產(chǎn)生的振動信號對于工業(yè)中很多領(lǐng)域都具有極其重要的意義，如汽車制造領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、地震監(jiān)測領(lǐng)域等等。
[0003]目前，振動信號的接收方式有很多種，常見是利用傳感器技術(shù)來接收振動信號，即在振動物體上安置傳感器，利用傳感器來接收振動的機械量，并將其轉(zhuǎn)換成電量(如電動勢、電荷、及其它電量)，由此對物體的振動周期及頻率進(jìn)行計算，基于這種方式的振動信號收集裝置通常比較復(fù)雜，成本較高，例如當(dāng)需要對一定距離內(nèi)的未知振源所產(chǎn)生的振動信號進(jìn)行無線接收并計算、分析時，若采用現(xiàn)有的信號收集方式將會增加成本，而且很多實際應(yīng)用領(lǐng)域中根本無法完全適用。
[0004]因此，確有必要提供一種振動信號無線收集裝置來解決上述技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種振動信號無線收集裝置，其能接收振動信號并將其轉(zhuǎn)換成電流信號，從而進(jìn)行周期、頻率的計算，其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，可廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種振動信號無線收集裝置，包括一接收振動信號的金屬板、連接所述金屬板的壓電放大器、與所述壓電放大器連接的電流放大器、遮罩于所述壓電放大器和電流放大器外圍的金屬外殼；所述金屬板在收到振動信號時發(fā)生共振并產(chǎn)生電勢，并經(jīng)所述壓電放大器和電流放大器將電勢最終轉(zhuǎn)換成電流信號。
[0007]作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬板通過引線與所述壓電放大器連接；所述引線包括同時連接至所述壓電放大器的輸入主線及輸入副線，所述輸入主線直接連接所述金屬板，而所述輸入副線與金屬板之間則連接有一電容。
[0008]作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電容為IOnf的電容。
[0009]作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬外殼接地；所述金屬板對距離Im以內(nèi)的振動信號產(chǎn)生共振。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明振動信號無線收集裝置利用空氣為介質(zhì)，通過金屬板的共振接收振動信號，從而使金屬板產(chǎn)生高低不同的電勢，進(jìn)而將電勢轉(zhuǎn)換成電流信號，以得出物體振動的周期，以及間接計算頻率，其結(jié)構(gòu)、原理簡單，制造成本低廉，具有很廣的應(yīng)用范圍及極佳的經(jīng)濟性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明振動信號無線收集裝置的示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明振動信號無線收集裝置在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用示意圖。
【具體實施方式】
[0013]請參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種振動信號無線收集裝置100，其包括一金屬板10、連接所述金屬板10的壓電放大器20、與所述壓電放大器20連接的電流放大器30、遮罩于所述壓電放大器20和電流放大器30外圍的金屬外殼40。
[0014]所述金屬板10為厚度0.1mm的銅板，其銅板表面包裹有絕緣紙，用于實現(xiàn)隔離，防止金屬板10附近的其他電勢信號的干擾。該金屬板10作為感應(yīng)板，用于接收振動信號，且所述金屬板10通過引線11與所述壓電放大器20連接。值得注意的是，在本發(fā)明最佳實施方式中，所述引線11包括同時連接至所述壓電放大器20的輸入主線(未圖示)及輸入副線(未圖示)，其中，所述輸入主線直接連接所述金屬板10，而所述輸入副線與金屬板之間則連接有一 IOnf的電容，實現(xiàn)信號的傳播。
[0015]在本發(fā)明最佳實施方式中，所述壓電放大器20為一壓電拾音器(如Fishman拾音器)，所述壓電放大器20不同于OP放大器(即運算放大器)，它能將無限內(nèi)阻的電壓信號放大成電流信號，最后接入電流放大器30，即可完成。
[0016]由于壓電效應(yīng)是特殊材質(zhì)的形變引起的電勢差現(xiàn)象，但是這種特殊材質(zhì)不只是壓電陶瓷而是具有導(dǎo)電性的所有金屬。由于運動是相對的，也就是說任何物體發(fā)生形變和恢復(fù)形變都能產(chǎn)生電勢的變化。當(dāng)受到機械波形變時，金屬板10內(nèi)部電勢變小，恢復(fù)形變時內(nèi)部電勢變大。而連續(xù)的振動產(chǎn)生的是交流電，以小球測試為例，在試驗中，當(dāng)小球靠近時金屬銅板電勢變小，小球離開時金屬銅板恢復(fù)形變且電勢變大。
[0017]由此可見，利用本發(fā)明所述的振動信號無線收集裝置100，當(dāng)Im以內(nèi)發(fā)生振動信號時，所述金屬板10將引起共振，而當(dāng)金屬板10發(fā)生形變時，其內(nèi)部電勢將變小，當(dāng)恢復(fù)形變時，其內(nèi)部的電勢將變大，經(jīng)過所述壓電放大器20及電流放大器30，則可形成振動信號的無線收集裝置，調(diào)節(jié)即可將距離銅板Im以內(nèi)的振動信號轉(zhuǎn)化為0-20m A的標(biāo)準(zhǔn)信號。所述Im以內(nèi)振動信號可以是人的走動、小球振動等振動信號，而且還包括穿過一定介質(zhì)的振動信號。值得一提的是，所述金屬外殼40需進(jìn)行接地處理，從而保持電子不會累積在其表面，且不受內(nèi)置電源影響，導(dǎo)致其影響振動信號的收集效果。
[0018]綜上所述，本發(fā)明所述的振動信號無線收集裝置100通過將壓電陶瓷換做普通金屬銅，從而把壓電效應(yīng)的專一性變成普遍性，并利用低頻振動能像聲音一樣在空氣中傳播的特點，通過金屬板10共振接收振動信號，即利用金屬板10共振產(chǎn)生的形變(其他非共振產(chǎn)生的金屬板10形變不能引起電勢差)，從而使金屬銅板產(chǎn)生高低不同的電勢，進(jìn)而由電勢轉(zhuǎn)換成電流信號，并可以此計算振動周期及頻率，其整體結(jié)構(gòu)及設(shè)計簡單，制造成本較低，并能廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。[0019]以下簡要介紹利用本發(fā)明振動信號無線收集裝置100的具體應(yīng)用例子。
[0020]例1:如圖2所示，目前，車速測量應(yīng)用的是雷達(dá)原理，市場價格在8萬左右。而采用本發(fā)明振動信號無線收集裝置后，當(dāng)車經(jīng)過軟枕A會給地面B下的金屬板一個振動的電勢信號，電勢信號經(jīng)過轉(zhuǎn)化過濾、放大后變成可觀察的電流信號，連續(xù)設(shè)置2個軟枕A，就會出現(xiàn)2個波形的電流信號，軟枕A距離一定即可計算出車速，而振動信號的無線收集裝置造價便宜在2千以內(nèi)，經(jīng)濟性極佳。
[0021]例2:目前，測量地震用的是一種接觸的電容測量(主要是用特殊液體呈在電容器表面，液體受地面直接的振動而震蕩，電容發(fā)生變化)，而利用本發(fā)明無線收集裝置可以以無接觸的方式收集振動信號(利用空氣為介質(zhì)并通過金屬板共振)，事實也證明了振動信號能穿過介質(zhì)繼續(xù)傳播，比接觸式收集的信號更深更準(zhǔn)確。
例3:目前，醫(yī)院脈搏測量很多仍然采用手測方式，而利用本發(fā)明振動信號無線收集裝置，可將手的脈搏振動轉(zhuǎn)變成金屬板的振動，然后形成電流信號，則可以一目了然看清脈搏的波形圖，科學(xué)、準(zhǔn)確、直觀的了解脈搏的情況，提高了醫(yī)療水平和效率。
[0022]以上所述，僅是本發(fā)明的最佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，利用上述揭示的方法內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，均屬于權(quán)利要求書保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種振動信號無線收集裝置，其特征在于:包括一接收振動信號的金屬板、連接所述金屬板的壓電放大器、與所述壓電放大器連接的電流放大器、遮罩于所述壓電放大器和電流放大器外圍的金屬外殼；所述金屬板在收到振動信號時發(fā)生共振并產(chǎn)生電勢，并經(jīng)所述壓電放大器和電流放大器將電勢最終轉(zhuǎn)換成電流信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動信號無線收集裝置，其特征在于:所述金屬板通過引線與所述壓電放大器連接；所述引線包括同時連接至所述壓電放大器的輸入主線及輸入副線，所述輸入主線直接連接所述金屬板，而所述輸入副線與金屬板之間則連接有一電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的振動信號無線收集裝置，其特征在于:所述電容為IOnf的電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的振動信號無線收集裝置，其特征在于:所述金屬外殼接地；所述金屬板對距離Im以內(nèi)的振動信號產(chǎn)生共振。
【文檔編號】G01H11/08GK103592020SQ201310551863
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月9日
【發(fā)明者】嚴(yán)志杰 申請人:嚴(yán)志杰