旋转机电设备振动监测的无源无线传感器的制作方法

1.本技术涉及状态监测传感器领域，尤其涉及一种用于旋转机电设备振动监测的无源无线传感器。


背景技术：

2.对大型旋转机电设备而言，其绝大多数故障都与机械运动或振动密切相关，振动监测具有直接、实时和故障类型覆盖范围广的特点。目前，振动监测是针对大型旋转机电设备各种预测性维修中的核心技术，其它预测性维修技术（如：红外热像、油液分析、电气诊断等）则是振动监测技术的有效补充。
3.常用于大型旋转机电设备振动状态监测的传感器按工作原理可分为压电式、压阻式、电容式、电感式以及光电式，压电式加速度传感器因其频率范围宽、量程大、体积小、重量轻等优点而成为最常用的振动测量传感器。压电式加速度传感器是基于压电材料的压电效应工作的压电加速度计，在加速度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之变化，当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比，压电材料在一定方向上受力变形而在两个表面上产生与受力成正比且符号相反的电荷。压电材料是受到压力作用时会在两端面间出现符号相反电荷的晶体材料，常用压电材料有三类：第一类是无机压电材料，分为压电晶体（一般是指压电单晶体）和压电陶瓷（泛指压电多晶体），压电单晶体是指按晶体空间点阵长程有序生长而成的晶体，这种晶体因结构无对称中心而具有压电性，如石英晶体、镓酸锂、锗酸锂、锗酸钛、钽酸锂等，压电陶瓷由必要成份的原料经混合、成型、高温烧结而成，其粉粒之间的固相反应和烧结过程而获得的微细晶粒无规则集合而形成具有压电性的多晶体，如钛酸钡bt、锆钛酸铅pzt、改性锆钛酸铅、偏铌酸铅、铌酸铅钡锂pbln、改性钛酸铅pt等；第二类是有机压电材料，又称压电聚合物，具有材质柔韧、低密度、低阻抗和高压电电压常数等优点，如pvdf（poly vinylidene fluoride，聚偏二氟乙烯）薄膜及其为代表的其他有机压电薄膜材料；第三类是复合压电材料，这类材料是在有机聚合物基底材料中嵌入片状、棒状、杆状、或粉末状压电材料构成的，至今已在水声、电声、超声、医学等领域得到广泛的应用。相比较而言，压电陶瓷压电性强、介电常数高、可以加工成任意形状，但机械品质因子较低、电损耗较大、稳定性差，因而适合于大功率换能器和宽带滤波器等应用，但对高频、高稳定应用不理想；石英等压电单晶压电性弱，介电常数很低，受切型限制存在尺寸局限，但稳定性很高，机械品质因子高，多用作标准频率控制的振子、高选择性（多属高频狭带通）的滤波器以及高频、高温超声换能器等；pvdf压电薄膜具有独特的介电效应、压电效应、热电效应，与传统的压电材料相比具有频响宽（0～500mhz）、动态范围大、力电转换灵敏度高、机械性能强度高、声阻抗易匹配等特点，并具有重量轻、柔软不脆、耐冲击、不易受水和化学药品的污染、易制成任意形状及面积不等的片或管等优势。
4.在大型旋转机电设备（如铁路机车车辆）的振动状态监测中，通常的振动传感器均需要供电线路和测量线路配套使用，即使个别发电式振动传感器能直接提供电压或电荷信
号，但也仍然需要与测量电路之间用导线连接，测量电路也需要供电支持，这导致监测系统抗干扰能力差、结构复杂、体积庞大、安装维护成本高，且难以满足多测点分散监测、实时监控场合的应用要求。振动能是传动系统运行中广泛存在的一种能量形式，振动使能量转换元件产生应变从而产生电能是一种典型能量收集方式，通过压电效应、电磁感应等物理原理，将传动系统运行的机械能转化为电能，可为无线传感器等微电子器件提供电能。
5.为克服现有旋转机电设备振动状态监测的不足，设计一种基于pvdf压电效应的振动能量收集器，以提供振动状态监测传感器所需电能，再结合无线传感网络（wireless sensor networks，wsn）进行组网，实现旋转机电设备及其关键部件振动状态的无源无线监测具有重要意义。


技术实现要素：

6.为了克服现有大型旋转机电设备振动监测传感器的不足，本发明公开一种旋转机电设备振动监测的无源无线传感器。
7.本发明采用的技术方案是：一种旋转机电设备振动监测的无源无线传感器，由封装在传感器外壳
①
内部的振动冲击拾取单元
②
、振动能量收集单元
③
、信号调理与发射单元
④
组成，安装在旋转机电设备的被测部件上，在对被测部件进行振动监测的同时还可将振动能转换为电能，无需外部供电就能实现监测信号的无线传输；其中，由振动冲击拾取单元
②
、振动能量收集单元
③
、信号调理与发射单元
④
组成的内部组件安装在传感器基座（1-5）与传感器屏蔽柱体（1-2）形成腔体内的内部组件绝缘垫（1-4）之上，并经环氧灌封ⅰ（1-3）固封后由传感器上盖（1-1）密封；传感器通过传感器安装外螺纹（1-6）旋接安装在被测部件的监测位置，振动冲击拾取单元
②
、振动能量收集单元
③
、信号调理与发射单元
④
的负极由金属圆柱体（5-2）连通，振动冲击拾取单元
②
、振动能量收集单元
③
的正极分别经导线连接至信号调理与发射单元
④
，振动能量收集单元
③
为信号调理与发射单元
④
提供工作电源，振动冲击拾取单元
②
检测被测部件的振动冲击信号经信号调理与发射单元
④
调理后以无线方式发射到远程信号采集装置，实现了对旋转机电设备被测部件振动的无源无线监测。
8.在本技术中，所述的传感器外壳
①
包括传感器上盖（1-1）、传感器屏蔽柱体（1-2）、环氧灌封ⅰ（1-3）、内部组件绝缘垫（1-4）、传感器基座（1-5）、传感器安装外螺纹（1-6），传感器通过传感器安装外螺纹（1-6）旋接安装在旋转机电设备被测部件的监测位置，传感器基座（1-5）采用金属材料加工成外六角形状以便于安装，传感器屏蔽柱体（1-2）采用金属材料加工成空心圆筒，形成较大的内部空间并起到一重屏蔽作用，传感器上盖（1-1）采用非金属材料制作，以保证信号调理与发射单元
④
的无线信号能可靠传输，与传感器屏蔽柱体（1-2）通过螺纹旋接构成传感器封装总成，内部组件在可机加工陶瓷制作的内部组件绝缘垫（1-4）上放置好后用环氧灌封ⅰ（1-3）对内部组件进行整体固化，将内部组件可靠固定以保证传感器稳定可靠工作；振动冲击拾取单元
②
安装在由金属圆柱体（5-2）机加工而成、由底盖（5-10）压接密封的振动冲击检测腔体（5-6）内，振动能量收集单元
③
安装在由金属圆柱体（5-2）机加工而成、由顶盖（5-1）旋接密封的振动能量收集腔体（5-4）内，金属圆柱体（5-2）的振动能量收集腔体（5-4）、振动冲击检测腔体（5-6）之间设置具有灌胶孔(5-9)的腔体隔板（5-8），振动能量收集腔体（5-4）的左壁上设置有能量收集过线孔（5-5），振动冲击检测腔体（5-6）的右壁上设置有传感信号过线孔ⅱ（5-7），振动冲击拾取单元
②
、振动能量收集单
元
③
安装完成后在金属圆柱体（5-2）外加套外热缩管（5-3）并置于内部组件绝缘垫（1-4）上。
9.在本技术中，所述的振动冲击拾取单元
②
包括晶体支撑座（2-1）、压电陶瓷晶体（2-2）、质量块（2-3）、热缩环（2-4）、检测单元屏蔽罩（2-5）、检测单元绝缘垫（2-6）、检测单元绝缘环（2-7）、环氧灌封ⅱ（2-8）、内热缩管（2-9）、传感信号过线孔ⅰ（2-10），用于拾取被测对象振动、冲击信号的压电陶瓷晶体（2-2）为环形剪切晶体，外围由质量块（2-3）环形包裹，通过热缩环（2-4）将压电陶瓷晶体（2-2）、质量块（2-3）一起紧固在晶体支撑座（2-1）的上部，晶体支撑座（2-1）与具有传感信号过线孔ⅰ（2-10）的检测单元屏蔽罩（2-5）组成一个内置压电陶瓷晶体（2-2）的密闭内屏蔽体，屏蔽体外包裹用于绝缘的pe材质内热缩管（2-9）后便形成了振动冲击拾取单元
②
；振动冲击拾取单元
②
外套检测单元绝缘环（2-7）后置于检测单元绝缘垫（2-6）之上，再由底盖（5-10）压接到振动冲击检测腔体（5-6）内，最后经腔体隔板（5-8）上的灌胶孔(5-9)由环氧灌封ⅱ（2-8）对振动冲击拾取单元
②
整体进行固封；压电陶瓷晶体（2-2）为锆钛酸铅系列的pzt-5，质量块（2-3）为高密度钨合金，热缩环（2-4）是由锡、银、铜易熔合金制成表面覆着张力大于30mpa的低温合金环，晶体支撑座（2-1）、检测单元屏蔽罩（2-5）均由金属材料加工而成，屏蔽体的外壳作为传感信号的负极，传感信号正极从热缩环（2-4）引出，经检测单元屏蔽罩（2-5）上的传感信号过线孔ⅰ（2-10）、振动冲击检测腔体（5-6）右壁上的传感信号过线孔ⅱ（5-7）后到信号调理与发射单元
④
。
10.在本技术中，所述的振动能量收集单元
③
包括振动能量收集组件绝缘垫（3-1）、振动能量收集组件正极接触片（3-2）、下柔性电极（3-3）、pvdf堆叠组（3-4）、上柔性电极（3-5）、振动能量收集组件负极接触片（3-6），用于将振动能转换成电能为传感器供电的pvdf堆叠组（3-4）由一排列圆形pvdf压电薄膜片以旋转层压方式并联堆叠而成，通过下柔性电极（3-3）和上柔性电极（3-5）提取pvdf堆叠组（3-4）上产生的电荷，振动能量收集组件正极接触片（3-2）紧密压接在下柔性电极（3-3）下方作为电源正极，振动能量收集组件负极接触片（3-6）紧密压接在上柔性电极（3-5）的上方作为电源负极，顶盖（5-1）与振动能量收集组件负极接触片（3-6）紧密接触，顶盖（5-1）与金属圆柱体（5-2）之间通过卡接方式来施加压力使得电极接触片和柔性电极之间可靠电连接，并以此方式使整个pvdf堆叠组（3-4）固定于振动能量收集组件绝缘垫（3-1）上并整体置于腔体隔板（5-8）中心位置，金属圆柱体（5-2）外包裹用于绝缘的pe材质外热缩管（5-3）后便组成了振动能量收集单元
③
；pvdf堆叠组（3-4）由多个厚度28微米的柔性pvdf压电薄膜片堆叠而成，在pvdf薄膜片双面镀上银电极且在上侧单面涂有绝缘胶作为堆叠时每层薄膜片之间的绝缘层，上柔性电极（3-5）、下柔性电极（3-3）是导电硅胶片，振动能量收集组件正极接触片（3-2）、振动能量收集组件负极接触片（3-6）是薄铜片，顶盖（5-1）和金属圆柱体（5-2）均由金属材料加工而成，电源负极通过顶盖（5-1）引出经金属螺钉连接到信号调理与发射单元
④
，电源正极通过振动能量收集组件正极接触片（3-2）引出经金属圆柱体上的能量收集过线孔（5-5）后到信号调理与发射单元
④
，实现传感器在振动监测过程中的自供电。
11.在本技术中，所述的信号调理与发射单元
④
包括底部设置有电源进线孔（4-7）和检测信号进线孔（4-8）的单元屏蔽盒（4-1）、信号调理与发射电路（4-2）、屏蔽盒上盖（4-3）、微带天线（4-4）、左固定螺钉（4-5）、右固定螺钉（4-6），检测信号线经传感信号过线孔ⅰ（2-10）、传感信号过线孔ⅱ（5-7）、检测信号进线孔（4-8）连接至信号调理与发射电路（4-2）右
端，电源线经能量收集过线孔（5-5）、电源进线孔（4-7）连接至信号调理与发射电路（4-2）左端，连接完成后通过左固定螺钉（4-5）、右固定螺钉（4-6）将信号调理与发射电路（4-2）与单元屏蔽盒（4-1）一起固定于顶盖（5-1）上方，再将上置微带天线（4-4）的屏蔽盒上盖（4-3）安装于单元屏蔽盒（4-1）之上便形成在对旋转机电设备进行振动监测的同时能够自供电的无线传感器；每个传感器的信号调理与发射电路（4-2）由高阻能量收集模块、信号放大模块、信号调制模块、信号发射模块和本振信号模块组成，在对旋转机电设备被测部件进行振动监测过程中，pvdf堆叠组（3-4）接收旋转机电设备的振动能量经高阻能量收集模块转换为传感器工作所需的电能，压电陶瓷晶体（2-2）拾取被测部件工作过程中的振动、冲击信号经信号放大模块进行放大，放大后的振动、冲击信号在信号调制模块中与本振信号进行调制，调制后信号经信号发射模块进行功率放大后经微带天线（4-4）发射，远程信号采集装置对传感器发射的信号进行解调、滤波、数模转换、信号处理后诊断出旋转机电设备被测部件运行状态，实现了对旋转机电设备的无源无线振动监测。
12.本技术的有益效果是，在传感器内部对检测单元进行了三重屏蔽、能量收集和检测电路进行了两重屏蔽，有效抑制旋转机电设备运行中的电磁干扰；检测元件采用由热缩环进行固定的环形剪切压电陶瓷晶体，解决现有旋转机电设备状态监测传感器存在的温度漂移、工作温度限制的问题；通过多片柔性pvdf压电薄膜片堆叠而成的振动能量收集组件能更好地将旋转机电设备运行过程中的振动能转换为传感器工作所需的电能，解决了现有无线传感器无法有效供能的问题；信号调理与发射组件以无线方式传输检测信号，降低传感器安装成本且克服了传统传感器在旋转机电设备上布线困难的问题。
附图说明
13.图1是本技术的总体结构框图。
14.图2是本技术实施例的传感器结构图；图中：
①
. 传感器外壳，
②
. 振动冲击拾取单元，
③
. 振动能量收集单元，
④
. 信号调理与发射单元，1-1. 传感器上盖，1-2. 传感器屏蔽柱体，1-3. 环氧灌封ⅰ，1-4. 内部组件绝缘垫，1-5. 传感器基座，1-6. 传感器安装外螺纹，2-1. 晶体支撑座，2-2. 压电陶瓷晶体，2-3. 质量块，2-4. 热缩环，2-5. 检测单元屏蔽罩，2-6. 检测单元绝缘垫， 2-7. 检测单元绝缘环，2-8. 环氧灌封ⅱ，2-9. 内热缩管，2-10. 传感信号过线孔ⅰ，3-1. 振动能量收集组件绝缘垫，3-2. 振动能量收集组件正极接触片，3-3. 下柔性电极，3-4. pvdf堆叠组，3-5. 上柔性电极，3-6. 振动能量收集组件负极接触片，4-1. 单元屏蔽盒，4-2. 信号调理与发射电路，4-3. 屏蔽盒上盖，4-4. 微带天线， 4-5. 左固定螺钉，4-6. 右固定螺钉，4-7. 电源进线孔，4-8. 检测信号进线孔，5-1. 顶盖，5-2. 金属圆柱体，5-3. 外热缩管，5-4. 振动能量收集腔体，5-5. 能量收集过线孔，5-6. 振动冲击检测腔体，5-7. 传感信号过线孔ⅱ，5-8. 腔体隔板，5-9. 灌胶孔，5-10. 底盖。
15.图3是本技术实施例的信号调理与发射电路板框图。
16.图4是本技术实施例的传感器仰视图。
17.图5是本技术实施例的传感器俯视图。
18.图6是本技术实施例的传感器局部剖面图。
具体实施方式
19.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
20.参见附图，附图1是本技术的总体结构框图，附图2是本技术实施例的传感器结构图，附图3是本技术实施例的信号调理与发射电路板框图，附图4是本技术实施例的传感器仰视图，附图5是本技术实施例的传感器俯视图，附图6是本技术实施例的传感器局部剖面图；附图2中：
①
是传感器外壳，
②
是振动冲击拾取单元，
③
是振动能量收集单元，
④
是信号调理与发射单元，1-1是传感器上盖，1-2是传感器屏蔽柱体，1-3是环氧灌封ⅰ，1-4是内部组件绝缘垫，1-5是传感器基座，1-6是传感器安装外螺纹，2-1是晶体支撑座，2-2是压电陶瓷晶体，2-3是质量块，2-4是热缩环，2-5是检测单元屏蔽罩，2-6是检测单元绝缘垫， 2-7是检测单元绝缘环，2-8是环氧灌封ⅱ，2-9是内热缩管，2-10是传感信号过线孔ⅰ，3-1是振动能量收集组件绝缘垫，3-2是振动能量收集组件正极接触片，3-3是下柔性电极，3-4是pvdf堆叠组，3-5是上柔性电极，3-6是振动能量收集组件负极接触片，4-1是单元屏蔽盒，4-2是信号调理与发射电路，4-3是屏蔽盒上盖，4-4是微带天线， 4-5是左固定螺钉，4-6是右固定螺钉，4-7是电源进线孔，4-8是检测信号进线孔，5-1是顶盖，5-2是金属圆柱体，5-3是外热缩管，5-4是振动能量收集腔体，5-5是能量收集过线孔，5-6是振动冲击检测腔体，5-7是传感信号过线孔ⅱ，5-8是腔体隔板，5-9是灌胶孔，5-10是底盖。为克服现有大型旋转机电设备振动监测传感器的不足：传感器监测信号易受旋转机电设备运行中复杂的电磁干扰，检测元件存在温度漂移且工作温度受到限制，传感器需要外部提供工作电源，传感器的检测信号通过有线方式传输到监测装置等；本技术公开一种用于旋转机电设备振动监测的无源无线传感器。本技术采用的技术方案是：旋转机电设备振动监测的无源无线传感器由封装在传感器外壳
①
内部的振动冲击拾取单元
②
、振动能量收集单元
③
、信号调理与发射单元
④
组成，安装在旋转机电设备的被测部件上，在对被测部件进行振动监测的同时还可将振动能转换为电能，无需外部供电就能实现监测信号的无线传输；其中，由振动冲击拾取单元
②
、振动能量收集单元
③
、信号调理与发射单元
④
组成的内部组件安装在传感器基座（1-5）与传感器屏蔽柱体（1-2）形成腔体内的内部组件绝缘垫（1-4）之上，并经环氧灌封ⅰ（1-3）固封后由传感器上盖（1-1）密封；传感器通过传感器安装外螺纹（1-6）旋接安装在被测部件的监测位置，振动冲击拾取单元
②
、振动能量收集单元
③
、信号调理与发射单元
④
的负极由金属圆柱体（5-2）连通，振动冲击拾取单元
②
、振动能量收集单元
③
的正极分别经导线连接至信号调理与发射单元
④
，振动能量收集单元
③
为信号调理与发射单元
④
提供工作电源，振动冲击拾取单元
②
检测被测部件的振动冲击信号经信号调理与发射单元
④
调理后以无线方式发射到远程信号采集装置，实现了对旋转机电设备被测部件振动的无源无线监测。
21.进一步地，本技术的传感器外壳
①
包括传感器上盖（1-1）、传感器屏蔽柱体（1-2）、环氧灌封ⅰ（1-3）、内部组件绝缘垫（1-4）、传感器基座（1-5）、传感器安装外螺纹（1-6），传感器通过传感器安装外螺纹（1-6）旋接安装在旋转机电设备被测部件的监测位置，传感器基座（1-5）采用金属材料加工成外六角形状以便于安装，传感器屏蔽柱体（1-2）采用金属材料加工成空心圆筒，形成较大的内部空间并起到一重屏蔽作用，传感器上盖（1-1）采用非金属
材料制作，以保证信号调理与发射单元
④
的无线信号能可靠传输，与传感器屏蔽柱体（1-2）通过螺纹旋接构成传感器封装总成，内部组件在可机加工陶瓷制作的内部组件绝缘垫（1-4）上放置好后用环氧灌封ⅰ（1-3）对内部组件进行整体固化，将内部组件可靠固定以保证传感器稳定可靠工作；振动冲击拾取单元
②
安装在由金属圆柱体（5-2）机加工而成、由底盖（5-10）压接密封的振动冲击检测腔体（5-6）内，振动能量收集单元
③
安装在由金属圆柱体（5-2）机加工而成、由顶盖（5-1）旋接密封的振动能量收集腔体（5-4）内，金属圆柱体（5-2）的振动能量收集腔体（5-4）、振动冲击检测腔体（5-6）之间设置具有灌胶孔(5-9)的腔体隔板（5-8），振动能量收集腔体（5-4）的左壁上设置有能量收集过线孔（5-5），振动冲击检测腔体（5-6）的右壁上设置有传感信号过线孔ⅱ（5-7），振动冲击拾取单元
②
、振动能量收集单元
③
安装完成后在金属圆柱体（5-2）外加套外热缩管（5-3）并置于内部组件绝缘垫（1-4）上。本技术的振动冲击拾取单元
②
包括晶体支撑座（2-1）、压电陶瓷晶体（2-2）、质量块（2-3）、热缩环（2-4）、检测单元屏蔽罩（2-5）、检测单元绝缘垫（2-6）、检测单元绝缘环（2-7）、环氧灌封ⅱ（2-8）、内热缩管（2-9）、传感信号过线孔ⅰ（2-10），用于拾取被测对象振动、冲击信号的压电陶瓷晶体（2-2）为环形剪切晶体，外围由质量块（2-3）环形包裹，通过热缩环（2-4）将压电陶瓷晶体（2-2）、质量块（2-3）一起紧固在晶体支撑座（2-1）的上部，晶体支撑座（2-1）与具有传感信号过线孔ⅰ（2-10）的检测单元屏蔽罩（2-5）组成一个内置压电陶瓷晶体（2-2）的密闭内屏蔽体，屏蔽体外包裹用于绝缘的pe材质内热缩管（2-9）后便形成了振动冲击拾取单元
②
；振动冲击拾取单元
②
外套检测单元绝缘环（2-7）后置于检测单元绝缘垫（2-6）之上，再由底盖（5-10）压接到振动冲击检测腔体（5-6）内，最后经腔体隔板（5-8）上的灌胶孔(5-9)由环氧灌封ⅱ（2-8）对振动冲击拾取单元
②
整体进行固封；压电陶瓷晶体（2-2）为锆钛酸铅系列的pzt-5，质量块（2-3）为高密度钨合金，热缩环（2-4）是由锡、银、铜易熔合金制成表面覆着张力大于30mpa的低温合金环，晶体支撑座（2-1）、检测单元屏蔽罩（2-5）均由金属材料加工而成，屏蔽体的外壳作为传感信号的负极，传感信号正极从热缩环（2-4）引出，经检测单元屏蔽罩（2-5）上的传感信号过线孔ⅰ（2-10）、振动冲击检测腔体（5-6）右壁上的传感信号过线孔ⅱ（5-7）后到信号调理与发射单元
④
；本技术检测元件采用由热缩环进行固定的环形剪切压电陶瓷晶体，解决现有旋转机电设备状态监测传感器存在的温度漂移、工作温度限制的问题。本技术的振动能量收集单元
③
包括振动能量收集组件绝缘垫（3-1）、振动能量收集组件正极接触片（3-2）、下柔性电极（3-3）、pvdf堆叠组（3-4）、上柔性电极（3-5）、振动能量收集组件负极接触片（3-6），用于将振动能转换成电能为传感器供电的pvdf堆叠组（3-4）由一排列圆形pvdf压电薄膜片以旋转层压方式并联堆叠而成，通过下柔性电极（3-3）和上柔性电极（3-5）提取pvdf堆叠组（3-4）上产生的电荷，振动能量收集组件正极接触片（3-2）紧密压接在下柔性电极（3-3）下方作为电源正极，振动能量收集组件负极接触片（3-6）紧密压接在上柔性电极（3-5）的上方作为电源负极，顶盖（5-1）与振动能量收集组件负极接触片（3-6）紧密接触，顶盖（5-1）与金属圆柱体（5-2）之间通过卡接方式来施加压力使得电极接触片和柔性电极之间可靠电连接，并以此方式使整个pvdf堆叠组（3-4）固定于振动能量收集组件绝缘垫（3-1）上并整体置于腔体隔板（5-8）中心位置，金属圆柱体（5-2）外包裹用于绝缘的pe材质外热缩管（5-3）后便组成了振动能量收集单元
③
；pvdf堆叠组（3-4）由多个厚度28微米的柔性pvdf压电薄膜片堆叠而成，在pvdf薄膜片双面镀上银电极且在上侧单面涂有绝缘胶作为堆叠时每层薄膜片之间的绝缘层，上柔性电极（3-5）、下柔
性电极（3-3）是导电硅胶片，振动能量收集组件正极接触片（3-2）、振动能量收集组件负极接触片（3-6）是薄铜片，顶盖（5-1）和金属圆柱体（5-2）均由金属材料加工而成，电源负极通过顶盖（5-1）引出经金属螺钉连接到信号调理与发射单元
④
，电源正极通过振动能量收集组件正极接触片（3-2）引出经金属圆柱体上的能量收集过线孔（5-5）后到信号调理与发射单元
④
，实现传感器在振动监测过程中的自供电，能更好地将旋转机电设备运行过程中的振动能转换为传感器工作所需的电能，解决了现有无线传感器无法有效供电的问题。本技术的信号调理与发射单元
④
包括底部设置有电源进线孔（4-7）和检测信号进线孔（4-8）的单元屏蔽盒（4-1）、信号调理与发射电路（4-2）、屏蔽盒上盖（4-3）、微带天线（4-4）、左固定螺钉（4-5）、右固定螺钉（4-6），检测信号线经传感信号过线孔ⅰ（2-10）、传感信号过线孔ⅱ（5-7）、检测信号进线孔（4-8）连接至信号调理与发射电路（4-2）右端，电源线经能量收集过线孔（5-5）、电源进线孔（4-7）连接至信号调理与发射电路（4-2）左端，连接完成后通过左固定螺钉（4-5）、右固定螺钉（4-6）将信号调理与发射电路（4-2）与单元屏蔽盒（4-1）一起固定于顶盖（5-1）上方，再将上置微带天线（4-4）的屏蔽盒上盖（4-3）安装于单元屏蔽盒（4-1）之上便形成在对旋转机电设备进行振动监测的同时能够自供电的无线传感器；每个传感器的信号调理与发射电路（4-2）由高阻能量收集模块、信号放大模块、信号调制模块、信号发射模块和本振信号模块组成，在对旋转机电设备被测部件进行振动监测过程中，pvdf堆叠组（3-4）接收旋转机电设备的振动能量经高阻能量收集模块转换为传感器工作所需的电能，压电陶瓷晶体（2-2）拾取被测部件工作过程中的振动、冲击信号经信号放大模块进行放大，放大后的振动、冲击信号在信号调制模块中与本振信号进行调制，调制后信号经信号发射模块进行功率放大后经微带天线（4-4）发射，远程信号采集装置对传感器发射的信号进行解调、滤波、数模转换、信号处理后诊断出旋转机电设备被测部件运行状态，实现了对旋转机电设备的无源无线振动监测；本技术信号调理与发射单元
④
以无线方式传输检测信号，减少了传感器安装成本且克服了传统传感器在旋转机电设备上布线困难的问题。
22.综上所述，本技术的传感器由封装在传感器外壳
①
内部的振动冲击拾取单元
②
、振动能量收集单元
③
、信号调理与发射单元
④
组成，安装在旋转机电设备的被测部件上，在对被测部件进行振动监测的同时还可将振动能转换为电能，无需外部供电就能实现监测信号的无线传输。本技术在传感器内部对检测单元进行了三重屏蔽、能量收集和检测电路进行了两重屏蔽，有效抑制旋转机电设备运行中的电磁干扰；检测元件采用由热缩环进行固定的环形剪切压电陶瓷晶体，解决现有旋转机电设备状态监测传感器存在的温度漂移、工作温度限制的问题；通过多片柔性pvdf压电薄膜片堆叠而成的振动能量收集组件能更好地将旋转机电设备运行过程中的振动能转换为传感器工作所需的电能，解决了现有无线传感器无法有效供能的问题；信号调理与发射组件以无线方式传输检测信号，降低传感器安装成本且克服了传统传感器在旋转机电设备上布线困难的问题。
23.以上所述仅为本技术的较佳实施例而己，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。