基于MCU和蓝牙的可组态输出智能传感系统技术方案

本发明专利技术涉及智能传感系统。更具体地说，本发明专利技术涉及基于MCU和蓝牙的可组态输出智能传感系统，包括：振动敏感元件，其用于将检测到的被测对象的原始振动信号转化为电信号，并输出至MCU模块；MCU模块，其用于将接收到的电信号转换为数字信号，通过计算获得被测对象的所有振动特征参数并按要求输出；蓝牙模块，其与MCU模块通讯连接，用于将接收到的振动特征参数以无线方式输出；PC端，其与MCU模块通讯连接，用于设定需要输出的被测对象的振动特征参数指令，并发送至MCU模块；MCU模块接收PC端发出的指令，确定需要输出的被测对象的振动特征参数，并选择性输出。本发明专利技术实现了高智能化、系统化的信号处理方式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种智能传感系统。更具体地说，本专利技术涉及一种基于MCU和蓝牙的可组态输出智能传感系统。
技术介绍
在振动测试和故障分析中，振动信号的峰峰值、有效值等指标是评价被测物体振动强度的关键指标参数，而振动偏度、峭度及特定滤波频率的幅值、包络解调特征幅值是对被测物体进行振源定位和故障诊断的关键特征参数。而上述振动特征参数主要通过振动测试系统测量获得。一个传统的振动测试系统通常由振动传感器、采集装置、信号处理装置构成，如图1所示。振动传感器是基础敏感元件，其作用是将被测对象的振动位移、速度、加速度信号转换为电信号或数字信号，通过信号电缆或者无线网络传输给采集装置。采集装置一般配置有无线网络的接收装置，用于接收振动传感器通过无线网络传送来的振动信号，或者配置有模数(A/D)转换模块，用以将振动传感器输出的电流/电压信号转换为数字信号。采集装置在采集到数字化振动信号后，由信号处理装置计算振动信号的峰峰值、有效值、振动偏度、峭度及特定滤波频率的幅值等振动特征参数指标，供使用者进行分析判断。信号处理装置一般为计算机，采集装置和信号处理装置一般由专门的计算机完成。在上述系统中，传统的振动传感器只能输出采集到的原始的振动时域波形信号(不论输出方式是无线方式还是有线方式)，因此需要配置后端的信号处理装置，并且编制相应软件模块实现振动特征参数的解算。而且，针对不同测量对象，其分析判定的特征参数也不尽相同，那么就要配置不同的采集设备、信号处理装置，编写不同的计算处理软件模块，常常造成用户使用的专用设备较多，和设备过于庞大等的弊端。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是实现高智能化、系统化的信号处理方式，无需更换或加装其他传统传感器，就能实现同一个传感器多种振动特征参数的按需输出，以及振动特征参数计算所用滤波器频率范围和时间周期范围等约束条件的在线设定调整。为了实现本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种基于MCU和蓝牙的可组态输出智能传感系统，包括：振动敏感元件，其用于将检测到的被测对象的原始振动信号转化为电信号，并输出至MCU模块；MCU模块，其用于将接收到的电信号转换为数字信号，通过计算获得被测对象的所有振动特征参数并按要求输出；蓝牙模块，其与所述MCU模块通讯连接，用于将接收到的MCU模块输出的振动特征参数以无线方式输出；PC端，其与所述MCU模块通讯连接，用于设定需要输出的被测对象的振动特征参数指令，并发送至所述MCU模块；其中，所述MCU模块接收所述PC端发出的指令，确定需要输出的被测对象的振动特征参数，并通过MCU模块以模拟电信号的方式输出和/或通过蓝牙模块以无线信号的方式输出。优选的是，所述的基于MCU和蓝牙的可组态输出智能传感系统中，所述PC端还可以用于设定计算需要输出的被测对象的振动特征参数所必需的滤波器频率范围和时间周期范围指令，并将其发送至所述MCU模块。优选的是，所述的基于MCU和蓝牙的可组态输出智能传感系统中，所述MCU模块在接收到所述PC端发出的指令后，重新调整频域特征参数的滤波器频率范围和时域特征参数的时间周期范围，进而确定最终需要输出的被测对象的振动特征参数。优选的是，所述的基于MCU和蓝牙的可组态输出智能传感系统中，所述蓝牙模块将接收到的需要输出的被测对象的振动特征参数以无线方式输出至无线接收装置，并显示和存储。优选的是，所述的基于MCU和蓝牙的可组态输出智能传感系统中，所述MCU模块在确定需要输出的被测对象的振动特征参数后，将该振动特征参数转换为模拟电信号后输出至后端采集装置，并显示和存储。优选的是，所述的基于MCU和蓝牙的可组态输出智能传感系统中，所述MCU模块中包括AD转换模块、逻辑运算模块和DA转换模块，所述AD转换模块的输入端与所述振动敏感元件连接，以将接收到的振动敏感元件输出的电信号转换为数字信号并输送至所述逻辑运算模块，所述DA转换模块的输入端与所述逻辑运算模块连接，以将接收到的逻辑运算模块输出的数字信号转换为模拟电信号并输出。优选的是，所述的基于MCU和蓝牙的可组态输出智能传感系统中，所述逻辑运算模块包括时域特征参数计算模块和频域特征参数计算模块。优选的是，所述的基于MCU和蓝牙的可组态输出智能传感系统中，所述时域特征参数计算模块包括对被测对象的峰峰值、有效值、平均值、均方根值、方差、偏度、峭度、波形因子、峰值因子、脉冲指标和裕度系数的计算。优选的是，所述的基于MCU和蓝牙的可组态输出智能传感系统中，所述频域特征参数计算模块包括对被测对象的窄带滤波频率幅值、宽带滤波频率幅值和包络解调幅值的计算。优选的是，所述的基于MCU和蓝牙的可组态输出智能传感系统中，被测对象的原始振动信号包括振动位移、振动速度和振动加速度。本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术以高性能微控制单元(Microcontroller Unit)MCU为硬件基础，结合蓝牙无线网络数据传输技术，振动敏感元件采集被测对象的原始振动信号的数据，通过MCU内部AD转换将模拟电信号转变为数字信号，在MCU模块内部通过数字信号处理算法实时计算被测对象的峰峰值、有效值、偏度、峭度及特定滤波频率的幅值、包络解调特征幅值等，再通过无线网络或模拟有线的方式将选定的振动特征参数输出。而后端的使用者则无需再采集振动信号的原始时域波形信号，也无须再进行特征值计算，只需通过无线网络向智能传感系统选定自己所关心的振动特征参数以及滤波器频率范围、时间范围周期等，即可直接获取所需振动特征参数，无需更换或加装其它传统传感器，实现了同一个传感器多种振动特征参数的输出，以及振动特征参数计算所用滤波器频率范围和时间周期范围等约束条件的在线设定调整。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为传统的振动测试系统的示意图；图2为本专利技术的智能传感系统的基本结构示意图；图3为本专利技术的智能传感系统的原理示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。本专利技术提供一种基于MCU和蓝牙的可组态输出智能传感系统，如图2和图3所示，包括：振动敏感元件，其用于将检测到的被测对象的原始振动信号转化为电信号，并输出至MCU模块。振动敏感元件为压电式或磁电式智能传感器。智能传感器将原始振动信号转化为电流或电压信号输出。MCU模块，其用于将接收到的电信号转换为数字信号，MCU模块运行振动特征参数的计算程序，通过计算获得被测对象的所有振动特征参数并按要求输出。本专利技术的MCU模块为STM32f405芯片，STM32f405是基于32位高性能ARM Cortex-M4内核的MCU芯片，特性如下：MCU+FPU，210DMIPS，高达1MB闪存/192+4KB RAM，可设置3套SPI总线接口，USB OTG HS/FS，以太网，17个TIM，3个ADC，15个通信外设接口和摄像头。STM32f405内嵌浮点数处理模块(FPU)，为进行各类特征参数计算提供了浮点数计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于MCU和蓝牙的可组态输出智能传感系统，其特征在于，包括：振动敏感元件，其用于将检测到的被测对象的原始振动信号转化为电信号，并输出至MCU模块；MCU模块，其用于将接收到的电信号转换为数字信号，通过计算获得被测对象的所有振动特征参数并按要求输出；蓝牙模块，其与所述MCU模块通讯连接，用于将接收到的MCU模块输出的振动特征参数以无线方式输出；PC端，其与所述MCU模块通讯连接，用于设定需要输出的被测对象的振动特征参数指令，并发送至所述MCU模块；其中，所述MCU模块接收所述PC端发出的指令，确定需要输出的被测对象的振动特征参数，并通过MCU模块以模拟电信号的方式输出和/或通过蓝牙模块以无线信号的方式输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于MCU和蓝牙的可组态输出智能传感系统，其特征在于，包括：振动敏感元件，其用于将检测到的被测对象的原始振动信号转化为电信号，并输出至MCU模块；MCU模块，其用于将接收到的电信号转换为数字信号，通过计算获得被测对象的所有振动特征参数并按要求输出；蓝牙模块，其与所述MCU模块通讯连接，用于将接收到的MCU模块输出的振动特征参数以无线方式输出；PC端，其与所述MCU模块通讯连接，用于设定需要输出的被测对象的振动特征参数指令，并发送至所述MCU模块；其中，所述MCU模块接收所述PC端发出的指令，确定需要输出的被测对象的振动特征参数，并通过MCU模块以模拟电信号的方式输出和/或通过蓝牙模块以无线信号的方式输出。2.如权利要求1所述的基于MCU和蓝牙的可组态输出智能传感系统，其特征在于，所述PC端还可以用于设定计算需要输出的被测对象的振动特征参数所必需的滤波器频率范围和时间周期范围指令，并将其发送至所述MCU模块。3.如权利要求2所述的基于MCU和蓝牙的可组态输出智能传感系统，其特征在于，所述MCU模块在接收到所述PC端发出的指令后，重新调整频域特征参数的滤波器频率范围和时域特征参数的时间周期范围，进而确定最终需要输出的被测对象的振动特征参数。4.如权利要求1所述的基于MCU和蓝牙的可组态输出智能传感系统，其特征在于，所述蓝牙模块将接收到的需要输出的被测对象的振动特征参数以无线方式输出至无线接收装置，并显示和存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪洋，任继顺，崔悦，张民威，苏疆东，
申请(专利权)人：北京中元瑞讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11