本发明专利技术涉及自供电一体化准零刚度振动传感器，包括下平台，所述下平台为顶部敞口的中空结构，所述下平台内部的靠中间位置间隔对称设置有隔板，两个隔板的内侧设置有质量块，所述质量块的下方连接有竖直弹簧，所述下平台内部的底壁设置有力传感器。简而言之，本申请技术方案通过连贯而又紧凑的结构，解决了在一个结构中实现振动测量和振动能量采集两种功能，具有无线自供电的特点，结构紧凑，有利于实现装置的集成化，有利于提高装置的可靠性、可降低硬件成本和维护成本、有利于提高工作人员的安全性，该器件也可为周围环境中的低功耗物联网等设备提供一个备选的电源，解决了现有技术中不便于对“振幅大频率低”的地区进行振动监测的问题。测的问题。测的问题。
【技术实现步骤摘要】
自供电一体化准零刚度振动传感器及监控单元
[0001]本专利技术涉及振动传感器
，具体涉及自供电一体化准零刚度振动传感器及监控单元。
技术介绍
[0002]低频振动广泛的存在于大型桥梁、高层建筑、大地和山体、水坝、大型旋转机械、煤田、核电站、风和波浪、海洋平台等环境中，该类环境往往具有以下特点：1、很难找到静止点；2、振幅较大频率低；3、环境恶劣、电缆供电距离远且更换电池不方便。
[0003]对于该类振动的测量，由于难以找到静止参考点，所以大量成熟的相对测振方法难以实施；由于振幅较大频率低，加速度信号容易被“淹没”在噪声中，往往需要获得绝对位移信号来监测物体的振动。
[0004]基于此，提出一种全新的振动传感器以解决上述问题，此对于目前本领域而言是迫切需要的。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供自供电一体化准零刚度振动传感器及监控单元，以解决现有技术中不便于对“振幅大频率低”的地区进行振动监测的问题。
[0006]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]本专利技术之一：
[0008]自供电一体化准零刚度振动传感器，包括下平台，所述下平台为顶部敞口的中空结构，所述下平台内部的靠中间位置间隔对称设置有隔板，两个隔板的内侧设置有质量块，所述质量块的下方连接有竖直弹簧，所述下平台内部的底壁设置有力传感器，该力传感器位于两个隔板之间，所述竖直弹簧的底部与力传感器的感应端相连接，所述质量块至少部分延伸至两个隔板以外的区域，所述质量块的两侧对称设置有水平弹簧，两个所述水平弹簧相背的一端分别与下平台的内壁相连接，所述下平台顶部的一侧设置有悬臂梁，所述悬臂梁上设置有压电片，所述压电片上电连接有导线，所述下平台的内壁设置有无线通讯器，所述导线依次与无线通讯器及力传感器电连接。
[0009]进一步，该振动传感器还包括用于对下平台进行封套的防护壳，防护套为底部敞口的中空结构；
[0010]所述防护套的四周外壁设置有防风锥，所述防护套的顶部设置有防雨锥；
[0011]所述防护套沿其长度方向及宽度方向分别贯穿开设有与防风锥相邻的通风槽。
[0012]进一步，所述防护壳宽度方向的两侧底部沿其厚度方向开设有收纳槽；
[0013]所述收纳槽的内部设置有固定杆，所述固定杆的内部为中空结构，所述固定杆的内壁铰接有L形状的卡杆，所述固定杆的侧壁开设有与其内部相通的通口，所述卡杆的一端经该通口延伸至固定杆的外部；
[0014]所述固定杆的侧壁开设有与其内部相通的第一通孔，所述防护壳上开设有与收纳
槽内部相通的第二通孔，所述卡杆上铰接有连接杆，该连接杆上依次贯穿第一通孔及第二通孔延伸至防护壳的外部。
[0015]进一步，所述固定杆的底部开设有与其内部相通的螺纹孔，该螺纹孔内侧螺纹连接有螺纹头。
[0016]进一步，所述防护壳的两侧铰接有衔接杆，所述防护壳的外壁上开设有供于衔接杆至少部分延伸至收纳槽内部的出入孔；
[0017]所述衔接杆延伸至收纳槽的内部与固定杆铰接。
[0018]进一步，所述防护壳的两侧设置有转盘，所述转盘上设置有连接绳，所述衔接杆上设置有吊耳，所述连接绳的一端连接于吊耳上。
[0019]进一步，所述下平台的两侧设置有延伸杆，所述防护壳内壁的两侧设置有与延伸杆相卡合的卡合部，该卡合部沿其厚度方向贯穿开设有螺纹槽，所述延伸杆上开设有与螺纹槽相对应的延伸孔，所述螺纹槽上螺纹连接有与延伸孔相卡合的锁紧螺栓。
[0020]本专利技术之二：
[0021]监控单元，包括振动传感器，该振动传感器设置有四个，且呈十字形分布，监控单元还包括连接组件，通过该连接组件将四个振动传感器连接为一体，构成监控单元；
[0022]所述连接组件包括固定桩，所述固定桩的四周外壁以可拆卸的方式设置有伸缩杆，所述伸缩杆上设置有束紧绳，所述防护壳上设置有与束紧绳相连接的挂钩；
[0023]所述固定桩的顶部设置有太阳能电池板及GPS定位模块，所述固定桩的内部为中空结构，所述固定桩的内部设置有蓄电池及逆变器。
[0024]进一步，所伸缩杆包括伸缩套杆以及伸缩内杆；
[0025]所述伸缩套杆的顶部沿其厚度方向开设有滑槽，所述伸缩内杆于滑槽内侧滑动，所述伸缩内杆的端部与束紧绳连接；
[0026]所述伸缩内杆的顶部设置有支撑基座，所述支撑基座沿其长度方向贯穿开设有活动孔，所述活动孔内延伸设置有螺纹杆，所述伸缩套杆的顶部沿其长度方向的两侧设置有限位板，该限位板沿其长度方向贯穿开设有限位槽，所述螺纹杆的两端贯穿限位槽并延伸至限位槽的外部，所述螺纹杆的端部连接有螺帽，所述伸缩套杆连接于固定桩上。
[0027]进一步，所述伸缩套杆与固定桩螺纹连接。
[0028]本专利技术的有益效果在于：
[0029]该自供电一体化准零刚度振动传感器及监控单元,通过下平台、隔板、质量块、竖直弹簧、力传感器、水平弹簧、悬臂梁、压电片、导线和无线通讯器的配合使用，竖直弹簧为结构提供正刚度，而两个预压缩的水平弹簧则在竖直方向为系统提供与正刚度数值相等的负刚度，配置良好的准零刚度结构中正负刚度抵消，系统在工作过程表现为高静态
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低动态刚度特性，从而令系统在小幅振动激励下具有很低的共振频率，由此达到在宽的频率范围内，小幅的振动激励无法传递到质量块，即在系统内构造出了一个“不动的”参考点，很低的共振频率意味着振动能量采集器可在很宽的频率范围内有效采集振动能量；
[0030]进一步的，悬臂梁可在此时将振动传递至压电片，压电片生电，并将此电通过导线传输至无线通讯器及力传感器，一方面对振动信息进行收集，另一方面产生的电，可直接供本申请技术方案的电气元件使用，进一步的，无线通讯器可将此信息远传至上位机终端。
[0031]简而言之，本申请技术方案通过连贯而又紧凑的结构，解决了在一个结构中实现
振动测量和振动能量采集两种功能，具有无线自供电的特点，结构紧凑，有利于实现装置的集成化，有利于提高装置的可靠性、可降低硬件成本和维护成本、有利于提高工作人员的安全性，该器件也可为周围环境中的低功耗物联网等设备提供一个备选的电源，解决了现有技术中不便于对“振幅大频率低”的地区进行振动监测的问题。
[0032]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0033]图1为本专利技术的下平台剖视图；
[0034]图2为本专利技术的防护壳局部剖视图；
[0035]图3为本专利技术的防护壳局部俯视图；
[0036]图4为本专利技术的防护壳局部立体示意图；
[0037]图5为本专利技术的固定桩局部正视图；
[0038]图6为本专利技术的固定桩局部俯视图；
[0039]图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.自供电一体化准零刚度振动传感器，其特征在于：包括下平台(1)，所述下平台(1)为顶部敞口的中空结构，所述下平台(1)内部的靠中间位置间隔对称设置有隔板(2)，两个隔板(2)的内侧设置有质量块(3)，所述质量块(3)的下方连接有竖直弹簧(4)，所述下平台(1)内部的底壁设置有力传感器(5)，该力传感器(5)位于两个隔板(2)之间，所述竖直弹簧(4)的底部与力传感器(5)的感应端相连接，所述质量块(3)至少部分延伸至两个隔板(2)以外的区域，所述质量块(3)的两侧对称设置有水平弹簧(6)，两个所述水平弹簧(6)相背的一端分别与下平台(1)的内壁相连接，所述下平台(1)顶部的一侧设置有悬臂梁(7)，所述悬臂梁(7)上设置有压电片(8)，所述压电片(8)上电连接有导线(9)，所述下平台(1)的内壁设置有无线通讯器(10)，所述导线(9)依次与无线通讯器(10)及力传感器(5)电连接。2.根据权利要求1所述的自供电一体化准零刚度振动传感器，其特征在于：该振动传感器还包括用于对下平台(1)进行封套的防护壳(11)，防护套为底部敞口的中空结构；所述防护套的四周外壁设置有防风锥(12)，所述防护套的顶部设置有防雨锥(13)；所述防护套沿其长度方向及宽度方向分别贯穿开设有与防风锥(12)相邻的通风槽(14)。3.根据权利要求2所述的自供电一体化准零刚度振动传感器，其特征在于：所述防护壳(11)宽度方向的两侧底部沿其厚度方向开设有收纳槽(15)；所述收纳槽(15)的内部设置有固定杆(16)，所述固定杆(16)的内部为中空结构，所述固定杆(16)的内壁铰接有L形状的卡杆(17)，所述固定杆(16)的侧壁开设有与其内部相通的通口，所述卡杆(17)的一端经该通口延伸至固定杆(16)的外部；所述固定杆(16)的侧壁开设有与其内部相通的第一通孔，所述防护壳(11)上开设有与收纳槽(15)内部相通的第二通孔，所述卡杆(17)上铰接有连接杆(18)，该连接杆(18)上依次贯穿第一通孔及第二通孔延伸至防护壳(11)的外部。4.根据权利要求3所述的自供电一体化准零刚度振动传感器，其特征在于：所述固定杆(16)的底部开设有与其内部相通的螺纹孔，该螺纹孔内侧螺纹连接有螺纹头(19)。5.根据权利要求3或4所述的自供电一体化准零刚度振动传感器，其特征在于：所述防护壳(11)的两侧铰接有衔接杆(20)，所述防护壳(11)的外壁上开设有供于衔接杆(20)至少部分延伸至收纳槽(15)内部的出入孔；所述衔接...
【专利技术属性】
技术研发人员：妥吉英，徐笑南，魏煜峰，周志鹏，陈学海，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：
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