【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种加速度传感器，特别是涉及一种实现数智化的模拟量加速度传感器装置和方法。
技术介绍
1、在工业生产现场，尤其是冶金、石油化工等行业的生产车间，生产设备较多、环境复杂、干扰因素较多，仪器仪表的稳定运行对于企业的生产至关重要，目前主要通过设备故障预测和健康管理系统来监测生产车间的设备运行，该系统利用传感器、数据分析、故障诊断等技术来识别、预测和维护设备的运行状态，设备故障预测和健康管理系统可以帮助企业及时发现设备的故障，并采取措施维修或更换损坏的部件，有效降低设备故障率，提高设备运行率，降低生产成本、提升设备使用寿命。
2、设备故障预测和健康管理系统一般由温振传感器终端、网关、数据中台、故障诊断算法组成。温振传感器终端是一种可以用在电机、风机、轴承、减速机、发电机、燃气机、离心机、空压机、大型水下潜水泵、大型水力发电机等设备上，对其振动状态进行实时监测、实时故障预警的专业仪器设备，不仅可以监测旋转机械设备的振动速度、移动方向等与机械振动相关的因素，而且能够实时对机械设备运行时的温度情况进行测量。
3、工业现场的仪器仪表目前主要采用两线制4-20ma传输方式，绝大多数模拟温振传感器终端也采用4-20ma传输方式，该种传输方式具备抗干扰能力强、传输距离远的特点，但由于功耗限制，此类传感器只能监测低频振动信号，导致设备故障产生高频信号时无法监测，并且由于没有数据通信和处理功能，不具备数字化、智能化能力，导致不能在设备端及时发现设备故障，使系统的智能化能力完全依赖于后台软件。
4、综上所述
技术实现思路
1、本专利技术解决的主要技术问题就是对传感器高频信号进行监测，及时发现设备故障，提升加速度传感器数字化智能化处理能力。
2、一种实现数智化的模拟量加速度传感器装置和方法，包括传感器芯片、iepe调理电路，其特征在于：传感器芯片由高频大量程mems加速度传感器和低频高精度mems加速度传感器组成，高频大量程mems加速度传感器和低频高精度mems加速度传感器分别与电源管理模块、传感器片选控制装置连接；iepe调理电路包括传感器片选控制装置、pwm信号转换单元、接收滤波器、调理单元、4-20ma模块，传感器片选控制装置与电源管理模块、调理单元和连接，与pwm信号转换单元、接收滤波器、电源管理模块连接，调理单元一端与4-20ma模块连接、另一端与传感器片选控制装置连接，4-20ma模块一端与调理单元连接，另一端与电源管理模块连接，接收滤波器与4-20ma模块连接；通过加速度传感器数字化处理、量程切换处理、智能化处理实现加速度传感器的数字化智能化。
3、本专利技术专利与
技术介绍
相比，具有如下优点：
4、1、本专利技术所提供的一种实现数智化的模拟量加速度传感器装置和方法，既可以监测低频信号，也可以监测高频信号，提高了传统模拟传感器的频响范围。
5、2、本专利技术所提供的一种实现数智化的模拟量加速度传感器装置和方法，采用特殊调制解调方法，对传感器芯片片选信号和通信信号进行调制解调处理，使模拟传感器终端具备数字化能力。
6、3、本专利技术所提供的一种实现数智化的模拟量加速度传感器装置和方法，在传感器终端mcu集成了智能算法，能有效控制两路传感器芯片信号和数据通信信号的切换和管理，使模拟传感器终端具备了智能化能力。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种实现数智化的模拟量加速度传感器装置和方法，包括传感器芯片、IEPE调理电路，其特征在于：传感器芯片由高频大量程MEMS加速度传感器(200)和低频高精度MEMS加速度传感器(300)组成，高频大量程MEMS加速度传感器(200)和低频高精度MEMS加速度传感器(300)分别与电源管理模块(202)、传感器片选控制装置(201)连接；IEPE调理电路包括传感器片选控制装置(201)、MCU(203)、PWM信号转换单元(204)、接收滤波器(205)、调理单元(206)、4-20mA模块(207)，传感器片选控制装置(201)与电源管理模块(202)、调理单元(206)和MCU(203)连接，MCU(203)与PWM信号转换单元(204)、接收滤波器(205)、电源管理模块(202)连接，调理单元(206)一端与4-20mA模块(207)连接、另一端与传感器片选控制装置(201)连接，4-20mA模块(207)一端与调理单元(206)连接，另一端与电源管理模块(202)连接，接收滤波器(205)与4-20mA模块(207)连接；通过加速度传感器数字化处理、量程切换处理、智能
2.根据权利要求1所述的实现数智化的模拟量加速度传感器装置，其特征在于：高频大量程MEMS加速度传感器(200)采用MEMS传感器芯片ADXL1001实现高频宽量程加速度测量；低频高精度MEMS加速度传感器(300)采用MEMS传感器芯片ADXL103，实现低频小量程加速度测量。
3.根据权利要求1所述的实现数智化的模拟量加速度传感器装置，其特征在于：MCU(203)接收滤波器(205)的数字信号，数字信号可以是握手、指令等，通过PWM信号转换单元(204)进行响应、进行片选控制；MCU(203)向传感器片选控制装置(201)发送指令，采集传感器片选控制装置(201)的电压信号，进行AD转换。
4.根据权利要求1所述的实现数智化的模拟量加速度传感器装置，其特征在于：PWM信号转换单元(204)将PWM信号转换成FSK信号，频率2200Hz。
5.根据权利要求1所述的实现数智化的模拟量加速度传感器装置，其特征在于：传感器芯片片选控制装置(201)负责切换传感器芯片输出通道，将电压信号输出到MCU(202)和调理单元(206)；调理单元(206)将电压信号和FSK信号调制成适用于4-20mA调制单元的电压信号，输出到4-20mA模块(207)。
6.根据权利要求1所述的实现数智化的模拟量加速度传感器方法，其特征在于：数字化实现流程包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的实现数智化的模拟量加速度传感器方法，其特征在于：上位机和传感器终端之间具备控制指令和告警信息的数字通信功能，如上位机可以下发握手信号、指令，传感器终端可以对握手、指令进行数字化响应，并主动上报告警信息，同时保留了传统模拟传感器振动信号实时上报的功能，实现了传感器终端的数字化。
8.根据权利要求6所述的实现数智化的模拟量加速度传感器方法，其特征在于：上位机通过电压调制方式将握手信号调制成FSK信号，承载在4-20mA环路传输到传感器终端；当传感器终端的MCU收到握手信号后，通过PWM信号转换单元(204)将响应信号转换成频率为2200Hz的FSK信号，然后调理单元(206)将FSK信号调制成适用于4-20mA调制单元的电压信号，输出到4-20mA模块(207)，实现控制指令数字化处理。
9.根据权利要求6所述的实现数智化的模拟量加速度传感器方法，其特征在于：传感器终端的MCU(203)对采集的振动信号进行模数转换和处理，如果超出了阈值范围，则产生告警信号；告警信号通过PWM信号转换单元(204)转换换成频率为2200Hz的FSK信号，然后调理单元(206)将FSK信号调制成适用于4-20mA调制单元的电压信号，输出到4-20mA模块(207)，实现告警信息的数字化处理。
10.根据权利要求1所述的实现数智化的模拟量加速度传感器方法，其特征在于：量程切换的实现流程如下：
11.根据权利要求10所述的实现数智化的模拟量加速度传感器方法，其特征在于：传感器终端以低频采集数据，并上报到上位机；上位机监测到工作状态不正常，向传感器终端下发切换高频采集的指令；另外一种应用场景是：传感器终端以高频采集数据，并上报到上位机。上位机监测到工作状态转为正常，向传感器终端下发切换低频采集的指令。
12.根据权利要求10所述的实现数智化的模拟量加速度传感器方法，MCU(203)收到上位机指令后，首先进行响应，关闭传感器终端上传通道，保证了传输...
【技术特征摘要】
1.一种实现数智化的模拟量加速度传感器装置和方法，包括传感器芯片、iepe调理电路，其特征在于：传感器芯片由高频大量程mems加速度传感器(200)和低频高精度mems加速度传感器(300)组成，高频大量程mems加速度传感器(200)和低频高精度mems加速度传感器(300)分别与电源管理模块(202)、传感器片选控制装置(201)连接；iepe调理电路包括传感器片选控制装置(201)、mcu(203)、pwm信号转换单元(204)、接收滤波器(205)、调理单元(206)、4-20ma模块(207)，传感器片选控制装置(201)与电源管理模块(202)、调理单元(206)和mcu(203)连接，mcu(203)与pwm信号转换单元(204)、接收滤波器(205)、电源管理模块(202)连接，调理单元(206)一端与4-20ma模块(207)连接、另一端与传感器片选控制装置(201)连接，4-20ma模块(207)一端与调理单元(206)连接，另一端与电源管理模块(202)连接，接收滤波器(205)与4-20ma模块(207)连接；通过加速度传感器数字化处理、量程切换处理、智能化处理实现加速度传感器的数字化智能化。
2.根据权利要求1所述的实现数智化的模拟量加速度传感器装置，其特征在于：高频大量程mems加速度传感器(200)采用mems传感器芯片adxl1001实现高频宽量程加速度测量；低频高精度mems加速度传感器(300)采用mems传感器芯片adxl103，实现低频小量程加速度测量。
3.根据权利要求1所述的实现数智化的模拟量加速度传感器装置，其特征在于：mcu(203)接收滤波器(205)的数字信号，数字信号可以是握手、指令等，通过pwm信号转换单元(204)进行响应、进行片选控制；mcu(203)向传感器片选控制装置(201)发送指令，采集传感器片选控制装置(201)的电压信号，进行ad转换。
4.根据权利要求1所述的实现数智化的模拟量加速度传感器装置，其特征在于：pwm信号转换单元(204)将pwm信号转换成fsk信号，频率2200hz。
5.根据权利要求1所述的实现数智化的模拟量加速度传感器装置，其特征在于：传感器芯片片选控制装置(201)负责切换传感器芯片输出通道，将电压信号输出到mcu(202)和调理单元(206)；调理单元(206)将电压信号和fsk信号调制成适用于4-20ma调制单元的电压信号，输出到4-20ma模块(207)。
6.根据权利要求1所述的实现数智化的模拟量加速度传感器方法，其特征在于：数字化实现流程包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的实现数智化的模拟量加速度传感器方法，其特征在于：上位机和传感器终端之间具备控制指令和告警信息的数字通信功能，如上位机可以下发握手信号、指令，传感器终端可以对握手、指令进行数字化响应，并主动上报告警信息，同时保留了传统模拟传感器振动信号实时上报的功能，实现了传感器终端的数字化。
8.根据权利要求6所述的实现数智化的模拟量加速度传感器方法，其特征在于：上位机通过电压调制方式将握手信号调制成fsk...
【专利技术属性】
技术研发人员：王金辉，刘学，陈立新，康阳，孙池，张博，
申请(专利权)人：中华通信系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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