一種基於CCD的非接觸式振動傳感器的製作方法

2023-06-07 21:30:11

本發明涉及一種基於ccd的非接觸式振動傳感器。

背景技術：

振動是工程技術領域中重要的技術參數，在安防、建築、工程機械、航空等領域振動參數要求越來高。目前在振動領域傳統主要分為接觸式振動傳感器與非接觸式傳感器。

傳統的接觸式的振動傳感器，如壓電式加速度傳感器、電磁感應式振動傳感器、壓敏式振動傳感器等，微應變式振動傳感器，靜電力平衡式振動傳感器此類傳感器在推廣使用中存在很多技術問題，主要是外電磁場對電信號的幹擾，致使採集到的電信號失真，探測數據誤差大，各個信道信號疊加後發生畸變等。

非接觸式振動傳感器目前主要是基於光學原理的傳感器，如光纖振動傳感器具有抗電磁幹擾能力強、靈敏度高、電絕緣性好、安全可靠、耐腐蝕和可構成光纖傳感網絡等諸多優點，因而顯示出了巨大應用潛力，但是光纖傳感器其結構複雜、造價成本高。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基於ccd的非接觸式振動傳感器，該基於ccd的非接觸式振動傳感器通過應用波的幹涉原理，即液體振動時液面波紋疊加產生幹涉從而使得振動信號加強，然後再通過ccd傳感器檢測水波的振動幅度的變化。

本發明通過以下技術方案得以實現。

本發明提供的一種基於ccd的非接觸式振動傳感器，包括cpu處理系統、傳感器單元、ccd模塊、供電模塊、時鐘系統；所述供電模塊、時鐘系統分別連接至cpu處理系統，cpu處理系統連接控制ccd模塊；所述傳感器單元為無色柱式密封容器，在柱式密封裝置側面垂直設置有等距刻度標識，柱式密封裝置中盛有有色液體；所述ccd模塊正對等距刻度標識。

所述等距刻度標識為黑色刻度尺。

所述等距刻度標識最小刻度單位0.25mm，每五個最小刻度標有數字。

所述時鐘系統為獨立rtc模塊。

所述cpu處理系統還連接有數據存儲模塊。

所述數據存儲模塊通過i2c通信連接於cpu處理系統。

所述數據存儲模塊為eeprom晶片。

所述cpu處理系統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處理系統為msp430系列單片機。

本發明的有益效果在於：應用波的幹涉原理，即液體振動時液面波紋疊加產生幹涉從而使得振動信號加強，然後再通過ccd傳感器檢測水波的振動幅度的變化；本發明還將數據存儲、gsm等模塊集成於電路板上，便於遠程監控；本發明結構簡單、使用方便、精度高，特別是抗電磁幹擾能力強，在振動測量領域有一定的實際應用價值和應用前景。

附圖說明

圖1是本發明的連接示意圖。

具體實施方式

下面進一步描述本發明的技術方案，但要求保護的範圍並不局限於所述。

如圖1所示的一種基於ccd的非接觸式振動傳感器，包括振動傳感器單元模塊、ccd模塊、系統時鐘模塊、數據存儲模塊、cpu處理系統模塊、供電模塊、功能設置模塊、gsm模塊。振動傳感器單元連接至ccd模塊、ccd模塊通過i/o口連接至cpu處理系統、時鐘模塊輸出連接至cpu處理系統、供電模塊連接至cpu處理系統、功能設置模塊連接至cpu處理系統、cpu處理系統模塊通過i/o口連接至數據存儲模塊、cpu處理系統模塊通過i/o口連接至gsm模塊。

(1)振動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)標有阿拉伯數字。

(2)ccd模塊採用圖像傳感器tsl1401晶片；

(3)時鐘模塊採用ds1302時鐘晶片；

(4)數據存儲模塊採用i2c通信協議的at24c02數字e2prom存儲晶片；

(5)供電系統採用兩節7號電池供電；

(6)功能設置模塊為2個獨立按鍵，通過按鍵可以設定報警強度閥值、系統復位初始化等功能；

(7)gsm模塊採用sim900a無線模塊；

(8)cpu處理系統採用msp430單片機。

由此，本發明：

(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)標有阿拉伯數字。

(2)實際應用時，將振動傳感器安置在被測物上，其中含有刻度『0』的一面朝下，待液面恢復平靜狀態按下開始按鈕系統開始工作。此時通過ccd攝像頭拍攝振動傳感的有刻度的一面，並將圖片信息實時發送給cpu處理系統。被測物振動時液面開始振動形成波紋，容器壁反射而產幹涉現象加強了振動幅度，若振動持續則能夠在液面形成幅度較大的波紋。由於液面的波動而引起了液位上下浮動，從而可以間接通過圖片分析振動狀態。

(3)振動傳感器內部液體為有色物質與無色玻璃的對比度較高，cpu在圖像分析過程中將圖片信息進行灰度處理即可；假設液位初始值如圖所示，液位位於4.4刻度處，系統在識別液位的過程中首先識別刻度阿拉伯數字『5』，再識別液位與刻度『5』之間的刻度條數為2條，此時便可計算液位高度為4.4。

(4)系統通過時鐘模塊讀取時間，具有實時檢測功能，並且能將監測數據存儲；通過功能設置模塊可以設定報警強度閥值、系統復位初始化等功能；系統還能夠將振動數據通過gsm模塊遠程發送。