基于阈值驱动能量采集器的振动模式识别装置及识别方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于阈值驱动能量采集器的振动模式识别装置及识别方法，所述振动模式识别装置包括：固定架，以及固定于所述固定架内的至少两个阈值驱动能量采集器；其中，各所述阈值驱动能量采集器通过设置不同的谐振频率和对外界振动幅度的感应阈值来识别待测环境中不同的振动模式。通过本发明专利技术提供的基于阈值驱动能量采集器的振动模式识别装置及识别方法，解决了现有技术中无线传感节点供电不便的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于阈值驱动能量采集器的振动模式识别装置及识别方法
本专利技术涉及传感器
和物联网领域，特别是涉及一种基于阈值驱动能量采集器的振动模式识别装置及识别方法。
技术介绍
近年来，无线传感节点越来越受到人们的关注，目前已逐渐渗透到日常社会生活中，在军事、环境监测、智能交通、医疗卫生、工农业生产、城市安防和智能家居等领域得到广泛利用，如用于监测环境状况和入侵检测系统的安全等。然而，由于无线传感节点数据采集和信号传输的实时性等特点，这类节点数量巨大且分布广泛，而且通常被部署在环境恶劣且能源受限的环境中，如野外或无人值守的围栏、路桥等；若采用普通电缆给节点供电将极大的限制无线传感节点的部署范围并且增加部署成本，削弱无线传感节点技术的意义；而采用普通电池方式供电则不可避免地存在电池寿命有限，更换维护成本高等问题。因此，如何设计一种行之有效的自供电低功耗无线传感节点就成为无线传感网络推广中丞待解决的技术。鉴于此，有必要设计一种新的基于阈值驱动能量采集器的振动模式识别装置及识别方法用以解决上述技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于阈值驱动能量采集器的振动模式识别装置及识别方法，用于解决现有技术中无线传感节点供电不便的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于阈值驱动能量采集器的振动模式识别装置，所述振动模式识别装置包括：固定架，以及固定于所述固定架内的至少两个阈值驱动能量采集器；其中，各所述阈值驱动能量采集器通过设置不同的谐振频率和对外界振动幅度的感应阈值来识别待测环境中不同的振动模式。优选地，所述阈值驱动能量采集器包括：固定于所述固定架一侧的一级振子，及固定于所述固定架另一侧的二级振子；其中，所述一级振子包括：第一端固定于所述固定架一侧、第二端为自由端的第一悬臂梁，设于所述第一悬臂梁第二端上表面的第一永磁体，及设于所述第一悬臂梁第二端下表面的质量块；所述二级振子包括：第一端固定于所述固定架另一侧、第二端为自由端的第二悬臂梁，设于所述第二悬臂梁第一端上表面的压电薄膜，及设于所述第二悬臂梁第二端上表面的第二永磁体；所述第一悬臂梁的第二端和所述第二悬臂梁的第二端之间设有预设距离；其中，各所述阈值驱动能量采集器通过调节所述第一悬臂梁的厚度来调节所述谐振频率，及通过调节所述质量块的质量来调节所述感应阈值。优选地，所述第一悬臂梁的厚度与所述谐振频率正相关，所述质量块的质量与所述感应阈值负相关。优选地，所述振动模式识别装置包括一低频大幅阈值驱动能量采集器及一高频小幅阈值驱动能量采集器，其中，所述低频大幅阈值驱动能量采集器中第一悬臂梁的厚度小于所述高频小幅阈值驱动能量采集器中第一悬臂梁的厚度，所述低频大幅阈值驱动能量采集器中质量块的质量小于所述高频小幅阈值驱动能量采集器中质量块的质量。优选地，所述振动模式识别装置还包括：滤波电路，所述滤波电路分别与各所述阈值驱动能量采集器连接，用于对各所述阈值驱动能量采集器输出的电能进行滤波处理后输出；及电压比较器，所述电压比较器与所述滤波电路连接，用于提供一预设电压，并将所述滤波电路输出的滤波电压与所述预设电压进行比较，在所述滤波电压不小于所述预设电压时，所述电压比较器产生输出信号；其中，滤波电路及电压比较器通过各所述阈值驱动能量采集器输出的电能进行自供电。优选地，所述振动模式识别装置还包括：设于所述滤波电路及所述电压比较器之间的储能电路，用于对所述滤波电路输出的电能进行存储。本专利技术还提供了一种振动模式识别方法，所述振动模式识别方法包括：在待测环境中设置如上所述的振动模式识别装置；当所述待测环境中发生振动、且所述振动触发所述振动模式识别装置中至少一个阈值驱动能量采集器时，被触发的所述阈值驱动能量采集器输出高电平，未被触发的所述阈值驱动能量采集器输出低电平；根据各所述阈值驱动能量采集器输出的高电平和低电平对所述待测环境中的振动进行振动模式识别。优选地，所述振动模式识别装置包括一低频大幅阈值驱动能量采集器及一高频小幅阈值驱动能量采集器；其中，当所述低频大幅阈值驱动能量采集器输出高电平，所述高频小幅阈值驱动能量采集器输出低电平时，所述待测环境的振动模式为轻摇；当所述低频大幅阈值驱动能量采集器输出低电平，所述高频小幅阈值驱动能量采集器输出高电平时，所述待测环境的振动模式为轻敲；当所述低频大幅阈值驱动能量采集器输出高电平，所述高频小幅阈值驱动能量采集器输出高电平时，所述待测环境的振动模式为重敲。如上所述，本专利技术的一种基于阈值驱动能量采集器的振动模式识别装置及识别方法，具有以下有益效果：通过本专利技术所述的振动模式识别装置，不仅能够实现自供电，还能在无传感器的情况下，实时监测待测环境中的振动，以致不丢失初始振动信息；更能够进行振动模式识别，将待测环境中的振动模式数字化。附图说明图1显示为本专利技术所述振动模式识别装置的结构示意图。图2显示为本专利技术所述阈值驱动能量采集器的结构示意图。图3显示为本专利技术所述振动模式识别装置进行模式识别时输出电压及其等效逻辑值的示意图。图4显示为本专利技术所述振动模式识别装置应用在无线报警系统时的系统框图。元件标号说明100振动模式识别装置101固定架102阈值驱动能量采集器1021第一悬臂梁1022第一永磁体1023质量块1024第二悬臂梁1025压电薄膜1026第二永磁体103滤波电路104电压比较器105储能电路200控制模块300无线发射模块具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图1和图2所示，本实施例提供一种基于阈值驱动能量采集器的振动模式识别装置100，所述振动模式识别装置100包括：固定架101，以及固定于所述固定架101内的至少两个阈值驱动能量采集器102；其中，各所述阈值驱动能量采集器102通过设置不同的谐振频率和对外界振动幅度的感应阈值来识别待测环境中不同的振动模式。具体的，各所述阈值驱动能量采集器并列固定于所述固定架内，其中，各所述阈值驱动能量采集器的谐振频率和感应阈值根据需要识别的振动模式的特点(频率和幅度)进行设定，所述阈值驱动能量采集器的数量则根据实际需要识别的振动模式的数量进行设定。需要说明的是，由于待测环境中不同的振动模式具有不同的频率和幅度，故通过设置具有不同谐振频率和感应阈值的阈值驱动能量采集器即可实现对待测环境中不同振动模式的识别。作为示例，如图2所示，所述阈值驱动能量采集器102包括：固定于所述固定架101一侧的一级振子，及固定于所述固定架101另一侧的二级振子；其中，所述一级振子包括：第一端固定于所述固定架101一侧、第二端为自由端的第一悬臂梁1021，设于所述第一悬臂梁1021第二端上表面的第一永磁体1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于阈值驱动能量采集器的振动模式识别装置，其特征在于，所述振动模式识别装置包括：固定架，以及固定于所述固定架内的至少两个阈值驱动能量采集器；其中，各所述阈值驱动能量采集器通过设置不同的谐振频率和对外界振动幅度的感应阈值来识别待测环境中不同的振动模式。

【技术特征摘要】
1.一种基于阈值驱动能量采集器的振动模式识别装置，其特征在于，所述振动模式识别装置包括：固定架，以及固定于所述固定架内的至少两个阈值驱动能量采集器；其中，各所述阈值驱动能量采集器通过设置不同的谐振频率和对外界振动幅度的感应阈值来识别待测环境中不同的振动模式。2.根据权利要求1所述的基于阈值驱动能量采集器的振动模式识别装置，其特征在于，所述阈值驱动能量采集器包括：固定于所述固定架一侧的一级振子，及固定于所述固定架另一侧的二级振子；其中，所述一级振子包括：第一端固定于所述固定架一侧、第二端为自由端的第一悬臂梁，设于所述第一悬臂梁第二端上表面的第一永磁体，及设于所述第一悬臂梁第二端下表面的质量块；所述二级振子包括：第一端固定于所述固定架另一侧、第二端为自由端的第二悬臂梁，设于所述第二悬臂梁第一端上表面的压电薄膜，及设于所述第二悬臂梁第二端上表面的第二永磁体；所述第一悬臂梁的第二端和所述第二悬臂梁的第二端之间设有预设距离；其中，各所述阈值驱动能量采集器通过调节所述第一悬臂梁的厚度来调节所述谐振频率，及通过调节所述质量块的质量来调节所述感应阈值。3.根据权利要求2所述的基于阈值驱动能量采集器的振动模式识别装置，其特征在于，所述第一悬臂梁的厚度与所述谐振频率正相关，所述质量块的质量与所述感应阈值负相关。4.根据权利要求3所述的基于阈值驱动能量采集器的振动模式识别装置，其特征在于，所述振动模式识别装置包括一低频大幅阈值驱动能量采集器及一高频小幅阈值驱动能量采集器，其中，所述低频大幅阈值驱动能量采集器中第一悬臂梁的厚度小于所述高频小幅阈值驱动能量采集器中第一悬臂梁的厚度，所述低频大幅阈值驱动能量采集器中质量块的质量小于所述高频小幅阈值驱动能量采集器中质量块的质量。5.根据权利要求1至4所述的基于阈值驱动能量采集器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昕欣，韩若枫，何启盛，李柯利，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31