一種高分辨率可植入式微振動監(jiān)測實施方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高精度微振動控制工程及監(jiān)測工程領(lǐng)域，具體涉及一種高分辨率可植入式微振動監(jiān)測實施方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，尚未出現(xiàn)針對性的、成熟的微振動監(jiān)測技術(shù)及產(chǎn)品，主要的原因包括三個方面:
[0003](I)振動控制對象體積小、質(zhì)量輕，常規(guī)監(jiān)測手段自身會產(chǎn)生振動干擾，不利于振動控制；
[0004](2)振動控制水平較高，微振動監(jiān)測技術(shù)開發(fā)難度大，主要原因為一方面由于微振動控制技術(shù)起步晚、應(yīng)用領(lǐng)域多面向高新技術(shù)工業(yè)和國防性工業(yè)，另一方面監(jiān)測技術(shù)本身涉及到機電加工、機械工程、工程力學(xué)、振動控制、軟件開發(fā)等多個專業(yè)，對專業(yè)開技術(shù)開發(fā)人員及團隊要求較高。
[0005](3)在初裝階段存在經(jīng)濟性瓶頸。目前振動控制市場主要面向通用性技術(shù)和產(chǎn)品較多，包括傳感器、數(shù)據(jù)采集儀、網(wǎng)絡(luò)存儲及分析軟件平臺等，但是該類產(chǎn)品均為高新技術(shù)產(chǎn)品類型，國內(nèi)外廠商的研制和生產(chǎn)成本決定了其價格較為昂貴，尤其是面向微振動控制工程，相關(guān)監(jiān)測元器件價格更是十分昂貴。如果利用這些已有產(chǎn)品進行組裝開發(fā)，其監(jiān)測產(chǎn)品的總體價格較高，初裝階段投出成本也較高，無法在微振動控制工程中進行大面積推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種高分辨率可植入式微振動監(jiān)測實施方法，包括MEMs傳感器和數(shù)據(jù)采集配置模塊實施階段，包括以下步驟:
[0007]步驟一，根據(jù)微振動控制工程中的精密儀器及設(shè)備待監(jiān)測部位，選擇并檢查傳感器，然后進行傳感器植入位置確定，并對傳感器的質(zhì)量、體積對被監(jiān)測對象動力特性影響進行評估；
[0008]步驟二，植入方式確認(rèn)，主要采用雙面貼膠的方式將MEMs傳感器初步粘在待測對象上方，同時確保傳感器和此采集模塊之間的數(shù)據(jù)線，以及和供電模塊之間的電線布設(shè)暢通，可以通過絕緣膠帶或卡套將線與結(jié)構(gòu)固定在一起；
[0009]步驟三，確認(rèn)傳感器和采集系統(tǒng)的組配方式，確認(rèn)后，采取各自對應(yīng)連接及布置模式；
[0010]步驟四，對傳感器進行調(diào)平，可以通過調(diào)平水準(zhǔn)進行調(diào)平，調(diào)平后對傳感器進行二次粘結(jié)固定，如果傳感器不能調(diào)平，則進入步驟一；
[0011]步驟五，對數(shù)據(jù)采集模塊和電源模塊封裝外殼進行固定位置確定，并經(jīng)過評估確認(rèn)無誤后進行初步固定；
[0012]步驟六，集線器和布線槽定位，對傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊之間的距離、線路對待檢測對象不會產(chǎn)生不利影響進行評估并確認(rèn)后，進行定位和固定。
[0013]本發(fā)明提供的一種高分辨率可植入式微振動監(jiān)測實施方法的實施例中，MEMs傳感器選擇MEMs電容加速度拾振器，其長、寬和高均為20mm，重量為0.01千克，最高振動拾振分辨率為2x10 6g，有效拾振頻帶寬度為0-200HZ。
[0014]本發(fā)明提供的一種高分辨率可植入式微振動監(jiān)測實施方法的實施例中，MEMs傳感器選擇MEMs封裝拾振器，并選取NI系列外方式數(shù)據(jù)采集開發(fā)集成模塊，結(jié)合高速存儲技術(shù)，利用交直流電源轉(zhuǎn)換器和集成電路模板，其整套傳感技術(shù)分為兩大部分，一部分為單組或多組傳感器，另一部分為數(shù)據(jù)采集和電源，經(jīng)過封裝后，配置自主開發(fā)數(shù)據(jù)處理分析軟件。
[0015]本發(fā)明提供的一種高分辨率可植入式微振動監(jiān)測實施方法的一個實施例中，傳感器和采集系統(tǒng)的組配方式選擇一拾一采，即一套采集系統(tǒng)配置一臺傳感器。
[0016]本發(fā)明提供的一種高分辨率可植入式微振動監(jiān)測實施方法的另一個實施例中，傳感器和采集系統(tǒng)的組配方式選擇多拾一采，即一套采集系統(tǒng)配置多臺傳感器。
[0017]本發(fā)明提供的一種高分辨率可植入式微振動監(jiān)測實施方法的實施例中，還包括數(shù)據(jù)采集、調(diào)試及供電模塊實施階段，包括以下步驟:
[0018]步驟一，首先進行采集物理量設(shè)置，包括加速度、速度和位移；
[0019]步驟二，檢查并確認(rèn)數(shù)據(jù)線連接有效性，包括傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊連接線、數(shù)據(jù)采集和存儲模塊連接線，以及存儲模塊和無線網(wǎng)卡之間卡槽是否連接；
[0020]步驟三，確認(rèn)系統(tǒng)供電方式，選擇分部供電方式或集成供電方式；
[0021]步驟四，檢查各電源連接方式有效性，通過局部電源開關(guān)打開，檢查指示燈有效性判斷；
[0022]步驟五，確認(rèn)存儲模塊連接有效性，并確認(rèn)存儲模塊作業(yè)功能完整，通過外部數(shù)據(jù)線連接存儲設(shè)備和讀取顯示設(shè)備進行檢驗；
[0023]步驟六，確認(rèn)無線網(wǎng)卡連接有效性；
[0024]步驟七，接通電源，觀察各裝置指示燈是否顯示正常，并打開和數(shù)據(jù)采集模塊直接連接的電腦設(shè)備上的軟件平臺，并進行相應(yīng)的IP地質(zhì)調(diào)試，并對數(shù)據(jù)采集參數(shù)進行設(shè)置；
[0025]步驟八，進行監(jiān)測數(shù)據(jù)初步采樣，采樣完畢后，對采樣數(shù)據(jù)進行初步分析和評估，經(jīng)確認(rèn)有效后，停止米樣；
[0026]步驟九，確認(rèn)數(shù)據(jù)存儲模塊和網(wǎng)卡的有效性；
[0027]步驟十，所有確認(rèn)工作完畢后，對最終的數(shù)據(jù)采集及供電模塊進行最后一步的封裝，并進行固定。
[0028]本發(fā)明提供的一種高分辨率可植入式微振動監(jiān)測實施方法的實施例中，數(shù)據(jù)采集參數(shù)包括直接采集物理量、采樣頻率、通道數(shù)目、放大系數(shù)或增益值。
[0029]本發(fā)明提供的一種高分辨率可植入式微振動監(jiān)測實施方法的實施例中，分部供電方式，指針對不同元器件，采用不同參數(shù)的交直流電源開關(guān)進行連接供電，集成供電方式，指利用專用供電轉(zhuǎn)換集成模塊，進行二次設(shè)定，將其與各元器件一一對應(yīng)連接起來。
[0030]本發(fā)明提供的一種高分辨率可植入式微振動監(jiān)測實施方法的實施例中，集成供電方式中進一步設(shè)置有鋰電池，鋰電池與數(shù)據(jù)存儲模塊和無線網(wǎng)卡模塊連接。
[0031]有益效果
[0032]本發(fā)明通過選用高分辨率小體積微振動拾振器，結(jié)合高速存儲和無線信號發(fā)送技術(shù)，對各種原器件進行優(yōu)化配置，并對供電模式進行二次開發(fā)和加工，并建立完備的操作工藝流程，實現(xiàn)了對微振動工程中需要長時測量的對象進行監(jiān)測。該技術(shù)針對微振動監(jiān)測工程而言，具有體積小、質(zhì)量輕、易植入工程特性；具有有效測量頻帶寬、穩(wěn)定性好、數(shù)據(jù)采集精度高準(zhǔn)、存儲及傳送高速、數(shù)據(jù)處理平臺高效等特征，具有較高的元器件匹配性架構(gòu)優(yōu)勢；具有獨立的供電模塊，可分為分部式供電和集成式供電，可以高效、穩(wěn)定地解決監(jiān)測過程的各種元器件直流供電需求；并具有較好的經(jīng)濟性，有利于進行技術(shù)推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明公開的MEMs傳感器和數(shù)據(jù)采集配置模塊實施階段的流程圖。
[0034]圖2是本發(fā)明公開的數(shù)據(jù)采集、調(diào)試及供電模塊實施階段的流程圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0036]該發(fā)明主要面向微振動控制工程，涉及到領(lǐng)域包括電子工業(yè)、精密制造、航空航天、天文光學(xué)、軍工武器等。這些行業(yè)中的微振動控制工程主要存在需求是振動控制對象的振動要求水平高達亞微米量級，受控對象的體積小、質(zhì)量輕，且具有長時間連續(xù)作業(yè)的特征，所以振動控制過程中需要進行連續(xù)不斷的監(jiān)測，同時還要確保監(jiān)測過程本身不會產(chǎn)生不利的振動影響。
[0037]圖1是本發(fā)明公開的MEMs傳感器和數(shù)據(jù)采集配置模塊實施階段的流程圖，如圖1所示，本發(fā)明提供了一種高分辨率可植入式微振動監(jiān)測實施方法，包括MEMs傳感器和數(shù)據(jù)采集配置模塊實施階段，包括以下步驟:
[0038]步驟一，根據(jù)微振動控制工程中的精密儀器及設(shè)備待監(jiān)測部位，選擇并檢查傳感器，然后進行傳感器植入位置確定，并對傳感器的質(zhì)量、體積對被監(jiān)測對象動力特性影響進行評估；
[0039]步驟二，植入方式確認(rèn)，主要采用雙面貼膠的方式將MEMs傳感器初步粘在待測對象上方，同時確保傳感器和此采集模塊之間的數(shù)據(jù)線，以及和供電模塊之間的電線布設(shè)暢通，可以通過絕緣膠帶或卡套將線與結(jié)構(gòu)固定在一起；
[0040]步驟三，確認(rèn)傳感器和采集系統(tǒng)的組配方式，確認(rèn)后，采取各自對應(yīng)連接及布置模式；
[0041]步驟四，對傳感器進行調(diào)平，可以通過調(diào)平水準(zhǔn)進行調(diào)平，調(diào)平后對傳感器進行二次粘結(jié)固定，如果傳感器不能調(diào)平，則進入步驟一；
[0042]步驟五，對數(shù)據(jù)采集模塊和電源模塊封裝外殼進行固定位置確定，并經(jīng)過評估確認(rèn)無誤后進行初步固定；
[0043]步驟六，集線器和布線槽定位，對傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊之間的距離、線路對待檢測對象不會產(chǎn)生不利影響進行評估并確認(rèn)后，進行定位和固定。
[0044]本發(fā)明提供的一種高分辨率可植入式微振動監(jiān)測實施方法的實施例中，MEMs傳感器選擇MEMs電容加速度拾振器，其長、寬和高均為20mm，重量為0.01千克，最高振動拾振分辨率為2x10 6g，有效拾振頻帶寬度為0-200HZ。
[0045]這使得該監(jiān)測技術(shù)可覆蓋監(jiān)測目前微振動控制工程中所有被監(jiān)測的精密儀器及設(shè)備，且不會因體積或質(zhì)量大而產(chǎn)生附加的振動影響。以往多采用基于動圈式的力平衡傳感器，這種類型傳感器體積大、質(zhì)量大，對于小型及微型精密儀器及設(shè)備而言，附加體積和重量會改變其動力特性，致使無法進行測量；且早期的MEMs的電容傳感器由于制作加工工藝差，其穩(wěn)定性、封裝水平低，拾振分辨率或者靈敏度也較低，無法準(zhǔn)確捕捉微振動低頻微幅信號。
[0046]另外，針對微振動監(jiān)測工程而言，具有有效測量頻帶寬、穩(wěn)定性好、數(shù)據(jù)采集精度高準(zhǔn)、存儲及傳送高速、數(shù)據(jù)處理平臺高效等特征，具有較高的