專利名稱：三軸低頻振動數(shù)字傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及小型結(jié)構(gòu)的數(shù)字傳感器，尤其涉及一種可廣泛用于進(jìn)行各種在線低頻振動測量的三軸低頻振動數(shù)字傳感器。
背景技術(shù)：
目前，小型結(jié)構(gòu)的低頻振動測量傳感器存在的主要不足是多為機械式的，自身體積和重量較大，難以安裝在指定的小型結(jié)構(gòu)上進(jìn)行振動測量；輸出信號為模擬信號，后端必須連接信號處理電路，不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，否則會導(dǎo)致測量精度和抗干擾能力的下降；由于模擬信號傳輸距離和模擬信號處理能力的限制，難以進(jìn)行大范圍的多點同時測量。
實用新型內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的是提供一種三軸低頻振動數(shù)字傳感器，將來自三軸傳感器的模擬信號進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，直接輸出數(shù)字信號到后續(xù)電路中的微處理器內(nèi)，大大提高了測量精度和抗干擾能力，數(shù)字信號能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，可以大范圍的多點同時測量。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種三軸低頻振動數(shù)字傳感器，包括X、Y軸傳感器芯片、Z軸傳感器芯片，X、Y軸傳感器芯片的X軸輸出端及X軸參考電壓輸出端分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片的第四、第五模擬信號輸入端相連；X、Y軸傳感器芯片的Y軸輸出端及Y軸參考電壓輸出端分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片的第二、第三模擬信號輸入端相連；Z軸傳感器芯片的Z軸輸出端及Z軸參考電壓輸出端分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片的第零、第一模擬信號輸入端相連；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片的數(shù)據(jù)傳輸端口分別與信號接口對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸端口連接；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片的時鐘信號端口與信號接口對應(yīng)的時鐘信號端口連接。
所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片的型號為ADS7871，X、Y軸傳感器芯片的型號為SA549，Z軸傳感器芯片的型號為SA202。
與目前使用的低頻振動傳感器相比，本實用新型具有如下優(yōu)點傳感器為電子式的，由集成電路芯片組成，自身體積和重量較小，可以方便地應(yīng)用到各種小型結(jié)構(gòu)的振動測量上；傳感器為數(shù)字信號輸出，后端可以直接接入各類微處理器的輸入接口，不用再進(jìn)行模擬信號的處理；傳感器采用數(shù)字輸出后，提高了分布式振動測量應(yīng)用系統(tǒng)的測量精度和抗干擾能力；由于數(shù)字信號可以遠(yuǎn)距離傳輸而不影響其精度和穩(wěn)定性，較大地提高了測量系統(tǒng)傳感器布置的方便性和測試通道數(shù)量。


圖1為本實用新型三軸低頻振動數(shù)字傳感器的原理框圖；圖2為圖1的電路原理圖。
具體實施方式
請參照圖1、圖2，本實用新型是一種三軸低頻振動數(shù)字傳感器，包括X、Y軸傳感器、Z軸傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電源電路、信號接口，其X、Y軸傳感器由芯片IC2構(gòu)成，Z軸傳感器由芯片IC3構(gòu)成，X、Y軸傳感器芯片的型號為SA549，Z軸傳感器芯片的型號為SA202。使用時，將芯片IC2貼在被測物體的一個平面上，將芯片IC3貼在被測物體的另一個與其垂直的平面上，X、Y軸傳感器和Z軸傳感器同時工作，將被測物體的振動轉(zhuǎn)換成模擬信號，其中Z軸傳感器芯片IC3的Z軸輸出端Z_OUT及Z軸參考電壓輸出端Z_ADJ分別輸出信號到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片IC1的第零、第一模擬信號輸入端AIN0、AIN1。
X、Y軸傳感器芯片IC2的X軸輸出端X_OUT及X軸參考電壓輸出端X_ADJ分別輸出信號到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片IC1的第四、第五模擬信號輸入端AIN4、AIN5。
X、Y軸傳感器芯片IC2的Y軸輸出端Y_OUT及Y軸參考電壓輸出端Y_ADJ分別輸出信號到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片IC1的第二、第三模擬信號輸入端AIN2、AIN3。
上述傳感器芯片IC2、IC3采集到的模擬信號經(jīng)過這些端口輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片IC1內(nèi)，在IC1內(nèi)經(jīng)過數(shù)字轉(zhuǎn)換后由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片IC1的數(shù)據(jù)傳輸端口DIN和DOUT輸送到信號接口JP1對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸端口DIN和DOUT中。
信號接口JP1由五針通用插座組成。信號接口JP1與微處理器SPI總線連接，SPI是英文serial peripheral interface的縮寫，SPI總線是微處理器的串行外圍設(shè)備接口，是一種全雙工、高速、同步的通信總線，本實用新型的傳感器直接輸出數(shù)字信號到微處理器進(jìn)行后續(xù)處理。IC1的時鐘信號端口SCLK與信號接口JP1的時鐘信號端口SCLK相連。在信號傳輸時提供時鐘同步信號。
模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片IC1由型號為ADS7871的集成電路芯片構(gòu)成。
電源電路芯片IC4由型號為SP6201的集成電路芯片構(gòu)成。電源電路芯片IC4電壓輸出端口OUT一路與傳感器X、Y軸傳感器芯片IC2電壓端口AVCC連接；另一路與Z軸傳感器芯片IC3的電壓端口AVCC連接，再一路模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片IC1的電壓端口端口VDD相連，為這些芯片提供工作電壓。
權(quán)利要求1.一種三軸低頻振動數(shù)字傳感器，包括X、Y軸傳感器芯片、Z軸傳感器芯片，其特征在于所述X、Y軸傳感器芯片(IC2)的X軸輸出端(X_OUT)及X軸參考電壓輸出端(X_ADJ)分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片(IC1)的第四、第五模擬信號輸入端(AIN4、AIN5)相連；所述X、Y軸傳感器芯片(IC2)的Y軸輸出端(Y_OUT)及Y軸參考電壓輸出端(Y_ADJ)分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片(IC1)的第二、第三模擬信號輸入端(AIN2、AIN3)相連；Z軸傳感器芯片(IC3)的Z軸輸出端(Z_OUT)及Z軸參考電壓輸出端(Z_ADJ)分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片(IC1)的第零、第一模擬信號輸入端(AIN0、AIN1)相連；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片(IC1)的數(shù)據(jù)傳輸端口(DIN、DOUT)分別與信號接口(JP1)對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸端口(DIN、DOUT)連接；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片(IC1)的時鐘信號端口(SCLK)與信號接口(JP1)對應(yīng)的時鐘信號端口(SCLK)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸低頻振動數(shù)字傳感器，其特征在于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片(IC1)的型號為ADS7871，X、Y軸傳感器芯片(IC2)的型號為SA549，Z軸傳感器芯片(IC3)的型號為SA202。
專利摘要一種三軸低頻振動數(shù)字傳感器，其X、Y軸傳感器芯片的X軸輸出端及X軸參考電壓輸出端分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片的第四、第五模擬信號輸入端相連；X、Y軸傳感器芯片的Y軸輸出端及Y軸參考電壓輸出端分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片的第二、第三模擬信號輸入端相連；Z軸傳感器芯片的Z軸輸出端及Z軸參考電壓輸出端分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片的第零、第一模擬信號輸入端相連；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片的數(shù)據(jù)傳輸端口分別與信號接口對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸端口連接；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片將來自三軸傳感器的模擬信號進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，直接輸出數(shù)字信號到后續(xù)電路中的微處理器內(nèi)，大大提高了測量精度和抗干擾能力，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，可以大范圍的多點同時測量。
文檔編號G01M7/00GK2901292SQ20062001231
公開日2007年5月16日 申請日期2006年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月13日
發(fā)明者孫明, 趙連山 申請人:北京海天科技有限公司