超低頻無線加速度傳感器的製作方法
2023-06-28 09:37:31 2
專利名稱：超低頻無線加速度傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及傳感器，尤其涉及一種用於海洋平臺結構檢測的超低頻無線加速度傳感器。
背景技術：
海洋平臺結構是海上石油資源開發的重大基礎性設施，是海上生產作業和生活的基地。由於海洋平臺結構長期服役在惡劣的海洋環境中，受到各種荷載及環境的影響，抗力衰減非常明顯。一旦發生事故損壞，不僅會造成重大的經濟損失及人員傷亡，還將可能造成嚴重的環境汙染和社會政治影響。因此，對海洋平臺結構進行檢測、監測以及可靠性的評價是十分必要的。由於海洋平臺結構不能中斷使用以及造價昂貴，對其進行安全評估的方法應該是無損或微損的。目測是通用的無損檢測方法，但是，目測有其局限性及不可靠性。而其它無損檢測技術，如x光檢測、超聲檢測、工業CT (工業用計算機斷層成像技術)等均屬於結構局部損傷檢測方法；這些檢測技術不僅用於損傷區域已知情況下的檢測，而且，還要求特殊的測試設備及專業技術人員；因此，這些方法對海洋平臺的檢測比較繁瑣，價格也比較昂
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貝o與上述檢測方法相比，基于振動測試的無損檢測方法則相對簡單、且成本較低。這種方法的基本原理是利用對海洋平臺結構進行實測得到的數據，通過參數識別技術判斷海洋平臺結構動力參數的變化，從而判定海洋平臺結構有無損傷、損傷的位置和程度。對海洋平臺進行振動測試，一般是利用傳感器採集海洋平臺結構的各種相應參數，結合智能算法處理採集到的數據，最後，得出海洋平臺結構的狀態，並採取相應的措施。通常傳感器陣列多採用有線方式。而對一個海洋平臺來說採用有線方式進行布線會消耗大量的導線，同時，布線工作也會非常困難。並且，由於布線較多，布線的導線束會很粗，一旦受到破壞後，很難檢查出來是哪一根導線損壞，因此，維護成本較高。同時，在進行布線的過程還會消耗大量的人力以及資金。所有這些問題都給實際應用帶來了許多困難。
實用新型內容本實用新型的主要目的在於克服現有技術存在的上述缺點，而提供一種超低頻無線加速度傳感器，其可以在保證數據可靠傳輸的同時，能夠有效地解決有線傳感技術中的布線量大、維護費用高的問題；節約了布設導線的費用及節省安裝時間，且易於安裝拆除；具有快速、無線、精度高、可靠性好、無損檢測等特點。本實用新型的目的是由以下技術方案實現的一種超低頻無線加速度傳感器，其特徵在於包括傳感器接口單元、微處理單元、無線收發單元、存儲單元、同步單元、電源管理單元，其中，電源管理單元分別與傳感器接口單元、微處理單元、無線收發單元、存儲單元、同步單元並聯，給各單元提供電源；傳感器接口單元輸出的電信號傳送到微處理單元，經過微處理單元處理後分別傳給無線收發單元及存儲單元。所述傳感器接口單元為超低頻力平衡加速度傳感器及調製電路。所述電源管理單元為鋰電池、鎳氫電池或太陽能電池。所述同步單元為GPS同步時鐘電路。所述微處理單元為低功耗的單片機。所述無線收發單元為低功耗的ZigBee無線模塊。所述存儲單元為大容量的Flash存儲器。本實用新型的有益效果本實用新型由於採用上述技術方案，其可以在保證數據 可靠傳輸的同時，能夠有效地解決有線傳感技術中的布線量大、維護費用高的問題；節約了布設導線的費用及節省安裝時間，且易於安裝拆除；其快速、無線、精度高、可靠性好、無損檢測等特點，決定了其具有廣闊的前景和實用價值。
圖I為本實用新型結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型基於平臺快速檢測的要求，確定選擇加速度作為平臺採集參數。超低頻無線加速度傳感器節點主要完成對平臺在各類荷載作用下的振動數據採集、初步分析、數據緩存、數據無線收發等功能。節點基於微處理技術，以16位超低功耗微處理器為中心，構建了一個完全可程控的採集平臺。如圖I所示，本實用新型包括傳感器接口單元、微處理單元、無線收發單元、存儲單元、同步單元、電源管理單元，其中，電源管理單元分別與傳感器接口單元、微處理單元、無線收發單元、存儲單元、同步單元並聯，給各單元提供電源；傳感器接口單元輸出的電信號傳送到微處理單元，經過微處理單元處理後分別傳給無線收發單元及存儲單元。本實施例傳感器接口單元為超低頻力平衡加速度傳感器及調製電路；主要用於採集力平衡加速度傳感器採集到的振動信號，採集8路加速度信號經過多路選擇(MUX)與模數轉換(ADC)後，把數據傳送到微處理單元；微處理單元由低功耗的16位的單片機及外圍電路構成，在低功耗情況下對各單元電路進行控制、對採集到的數據進行預處理、把數據存入存儲單元或通過通用異步接收/發送(UART)方式傳給無線收發單元；存儲單元由大容量的Flash存儲器構成，主要是對微處理單元傳送過來的數據進行緩存；無線收發單元由高效、低功耗的ZigBee無線模塊構成，主要是接收基站發送過來的指令、傳送微處理單元傳輸過來的數據；同步單元由GPS時鐘電路構成，主要功能是為各個傳感器採集數據提供同步時鐘，以便同步採集；電源管理單元主要是為各個單元模塊提供電源供給，保證各單元模塊的正常工作，可以選用鋰電池、鎳氫電池、太陽能電池或者其他便於攜帶的新型能源。超低頻無線加速度傳感器採集單元採集加速度振動數據，經無線收發裝置將數據通過無線的方式發送到基站，基站與PC單片機相連，對數據進行處理。基站也可以通過無線方式發送指令對無線傳感器採集單元進行控制。超低頻力平衡加速度傳感器、鋰電池、鎳氫電池、太陽能電池、GPS同步時鐘電路、單片機、ZigBee無線模塊、Flash存儲器為現有技術。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾， 均仍屬於本實用新型技術方案的範圍內。
權利要求1.一種超低頻無線加速度傳感器，其特徵在於包括傳感器接口單元、微處理單元、無線收發單元、存儲單元、同步單元、電源管理單元，其中，電源管理單元分別與傳感器接口單元、微處理單元、無線收發單元、存儲單元、同步單元並聯，給各單元提供電源；傳感器接口單元輸出的電信號傳送到微處理單元，經過微處理單元處理後分別傳給無線收發單元及存儲單元。
2.根據權利要求I所述的超低頻無線加速度傳感器，其特徵在於所述傳感器接口單元為超低頻力平衡加速度傳感器及調製電路。
3.根據權利要求I所述的超低頻無線加速度傳感器，其特徵在於所述電源管理單元為鋰電池、鎳氫電池或太陽能電池。
4.根據權利要求I所述的超低頻無線加速度傳感器，其特徵在於所述同步單元為GPS同步時鐘電路。
5.根據權利要求I所述的超低頻無線加速度傳感器，其特徵在於所述微處理單元為低功耗的單片機。
6.根據權利要求I所述的超低頻無線加速度傳感器，其特徵在於所述無線收發單元為低功耗的ZigBee無線模塊。
7.根據權利要求I所述的超低頻無線加速度傳感器，其特徵在於所述存儲單元為 大容量的Flash存儲器。
專利摘要一種超低頻無線加速度傳感器，包括傳感器接口單元、微處理單元、無線收發單元、存儲單元、同步單元、電源管理單元，其中，電源管理單元分別與傳感器接口單元、微處理單元、無線收發單元、存儲單元、同步單元並聯，給各單元提供電源；傳感器接口單元輸出的電信號傳送到微處理單元，經過微處理單元處理後分別傳給無線收發單元及存儲單元。本實用新型可以在保證數據可靠傳輸的同時，能夠有效地解決有線傳感技術中的布線量大、維護費用高的問題；同時，節約了布設導線的費用及節省安裝時間，且易於安裝拆除；具有快速、無線、精度高、可靠性好、無損檢測等特點。
文檔編號G01H17/00GK202433402SQ20112055808
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月28日 優先權日2011年12月28日
發明者喻言, 孫貞, 孟元棟, 張傳傑, 李志瑞, 李記忠, 王巍巍, 王潔, 謝浩元, 陳祥餘, 顏昌德 申請人:中國海洋石油總公司, 大連理工大學, 海洋石油工程股份有限公司