一种高分辨率可植入式微振动监测实施方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高精度微振动控制工程及监测工程领域，具体涉及一种高分辨率可植入式微振动监测实施方法。
【背景技术】
[0002]目前，尚未出现针对性的、成熟的微振动监测技术及产品，主要的原因包括三个方面:
[0003](I)振动控制对象体积小、质量轻，常规监测手段自身会产生振动干扰，不利于振动控制；
[0004](2)振动控制水平较高，微振动监测技术开发难度大，主要原因为一方面由于微振动控制技术起步晚、应用领域多面向高新技术工业和国防性工业，另一方面监测技术本身涉及到机电加工、机械工程、工程力学、振动控制、软件开发等多个专业，对专业开技术开发人员及团队要求较高。
[0005](3)在初装阶段存在经济性瓶颈。目前振动控制市场主要面向通用性技术和产品较多，包括传感器、数据采集仪、网络存储及分析软件平台等，但是该类产品均为高新技术产品类型，国内外厂商的研制和生产成本决定了其价格较为昂贵，尤其是面向微振动控制工程，相关监测元器件价格更是十分昂贵。如果利用这些已有产品进行组装开发，其监测产品的总体价格较高，初装阶段投出成本也较高，无法在微振动控制工程中进行大面积推广应用。
【发明内容】
[0006]为了解决上述问题，本发明提供了一种高分辨率可植入式微振动监测实施方法，包括MEMs传感器和数据采集配置模块实施阶段，包括以下步骤:
[0007]步骤一，根据微振动控制工程中的精密仪器及设备待监测部位，选择并检查传感器，然后进行传感器植入位置确定，并对传感器的质量、体积对被监测对象动力特性影响进行评估；
[0008]步骤二，植入方式确认，主要采用双面贴胶的方式将MEMs传感器初步粘在待测对象上方，同时确保传感器和此采集模块之间的数据线，以及和供电模块之间的电线布设畅通，可以通过绝缘胶带或卡套将线与结构固定在一起；
[0009]步骤三，确认传感器和采集系统的组配方式，确认后，采取各自对应连接及布置模式；
[0010]步骤四，对传感器进行调平，可以通过调平水准进行调平，调平后对传感器进行二次粘结固定，如果传感器不能调平，则进入步骤一；
[0011]步骤五，对数据采集模块和电源模块封装外壳进行固定位置确定，并经过评估确认无误后进行初步固定；
[0012]步骤六，集线器和布线槽定位，对传感器和数据采集模块之间的距离、线路对待检测对象不会产生不利影响进行评估并确认后，进行定位和固定。
[0013]本发明提供的一种高分辨率可植入式微振动监测实施方法的实施例中，MEMs传感器选择MEMs电容加速度拾振器，其长、宽和高均为20mm，重量为0.01千克，最高振动拾振分辨率为2x10 6g，有效拾振频带宽度为0-200HZ。
[0014]本发明提供的一种高分辨率可植入式微振动监测实施方法的实施例中，MEMs传感器选择MEMs封装拾振器，并选取NI系列外方式数据采集开发集成模块，结合高速存储技术，利用交直流电源转换器和集成电路模板，其整套传感技术分为两大部分，一部分为单组或多组传感器，另一部分为数据采集和电源，经过封装后，配置自主开发数据处理分析软件。
[0015]本发明提供的一种高分辨率可植入式微振动监测实施方法的一个实施例中，传感器和采集系统的组配方式选择一拾一采，即一套采集系统配置一台传感器。
[0016]本发明提供的一种高分辨率可植入式微振动监测实施方法的另一个实施例中，传感器和采集系统的组配方式选择多拾一采，即一套采集系统配置多台传感器。
[0017]本发明提供的一种高分辨率可植入式微振动监测实施方法的实施例中，还包括数据采集、调试及供电模块实施阶段，包括以下步骤:
[0018]步骤一，首先进行采集物理量设置，包括加速度、速度和位移；
[0019]步骤二，检查并确认数据线连接有效性，包括传感器和数据采集模块连接线、数据采集和存储模块连接线，以及存储模块和无线网卡之间卡槽是否连接；
[0020]步骤三，确认系统供电方式，选择分部供电方式或集成供电方式；
[0021]步骤四，检查各电源连接方式有效性，通过局部电源开关打开，检查指示灯有效性判断；
[0022]步骤五，确认存储模块连接有效性，并确认存储模块作业功能完整，通过外部数据线连接存储设备和读取显示设备进行检验；
[0023]步骤六，确认无线网卡连接有效性；
[0024]步骤七，接通电源，观察各装置指示灯是否显示正常，并打开和数据采集模块直接连接的电脑设备上的软件平台，并进行相应的IP地质调试，并对数据采集参数进行设置；
[0025]步骤八，进行监测数据初步采样，采样完毕后，对采样数据进行初步分析和评估，经确认有效后，停止米样；
[0026]步骤九，确认数据存储模块和网卡的有效性；
[0027]步骤十，所有确认工作完毕后，对最终的数据采集及供电模块进行最后一步的封装，并进行固定。
[0028]本发明提供的一种高分辨率可植入式微振动监测实施方法的实施例中，数据采集参数包括直接采集物理量、采样频率、通道数目、放大系数或增益值。
[0029]本发明提供的一种高分辨率可植入式微振动监测实施方法的实施例中，分部供电方式，指针对不同元器件，采用不同参数的交直流电源开关进行连接供电，集成供电方式，指利用专用供电转换集成模块，进行二次设定，将其与各元器件一一对应连接起来。
[0030]本发明提供的一种高分辨率可植入式微振动监测实施方法的实施例中，集成供电方式中进一步设置有锂电池，锂电池与数据存储模块和无线网卡模块连接。
[0031]有益效果
[0032]本发明通过选用高分辨率小体积微振动拾振器，结合高速存储和无线信号发送技术，对各种原器件进行优化配置，并对供电模式进行二次开发和加工，并建立完备的操作工艺流程，实现了对微振动工程中需要长时测量的对象进行监测。该技术针对微振动监测工程而言，具有体积小、质量轻、易植入工程特性；具有有效测量频带宽、稳定性好、数据采集精度高准、存储及传送高速、数据处理平台高效等特征，具有较高的元器件匹配性架构优势；具有独立的供电模块，可分为分部式供电和集成式供电，可以高效、稳定地解决监测过程的各种元器件直流供电需求；并具有较好的经济性，有利于进行技术推广应用。
【附图说明】
[0033]图1是本发明公开的MEMs传感器和数据采集配置模块实施阶段的流程图。
[0034]图2是本发明公开的数据采集、调试及供电模块实施阶段的流程图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
[0036]该发明主要面向微振动控制工程，涉及到领域包括电子工业、精密制造、航空航天、天文光学、军工武器等。这些行业中的微振动控制工程主要存在需求是振动控制对象的振动要求水平高达亚微米量级，受控对象的体积小、质量轻，且具有长时间连续作业的特征，所以振动控制过程中需要进行连续不断的监测，同时还要确保监测过程本身不会产生不利的振动影响。
[0037]图1是本发明公开的MEMs传感器和数据采集配置模块实施阶段的流程图，如图1所示，本发明提供了一种高分辨率可植入式微振动监测实施方法，包括MEMs传感器和数据采集配置模块实施阶段，包括以下步骤:
[0038]步骤一，根据微振动控制工程中的精密仪器及设备待监测部位，选择并检查传感器，然后进行传感器植入位置确定，并对传感器的质量、体积对被监测对象动力特性影响进行评估；
[0039]步骤二，植入方式确认，主要采用双面贴胶的方式将MEMs传感器初步粘在待测对象上方，同时确保传感器和此采集模块之间的数据线，以及和供电模块之间的电线布设畅通，可以通过绝缘胶带或卡套将线与结构固定在一起；
[0040]步骤三，确认传感器和采集系统的组配方式，确认后，采取各自对应连接及布置模式；
[0041]步骤四，对传感器进行调平，可以通过调平水准进行调平，调平后对传感器进行二次粘结固定，如果传感器不能调平，则进入步骤一；
[0042]步骤五，对数据采集模块和电源模块封装外壳进行固定位置确定，并经过评估确认无误后进行初步固定；
[0043]步骤六，集线器和布线槽定位，对传感器和数据采集模块之间的距离、线路对待检测对象不会产生不利影响进行评估并确认后，进行定位和固定。
[0044]本发明提供的一种高分辨率可植入式微振动监测实施方法的实施例中，MEMs传感器选择MEMs电容加速度拾振器，其长、宽和高均为20mm，重量为0.01千克，最高振动拾振分辨率为2x10 6g，有效拾振频带宽度为0-200HZ。
[0045]这使得该监测技术可覆盖监测目前微振动控制工程中所有被监测的精密仪器及设备，且不会因体积或质量大而产生附加的振动影响。以往多采用基于动圈式的力平衡传感器，这种类型传感器体积大、质量大，对于小型及微型精密仪器及设备而言，附加体积和重量会改变其动力特性，致使无法进行测量；且早期的MEMs的电容传感器由于制作加工工艺差，其稳定性、封装水平低，拾振分辨率或者灵敏度也较低，无法准确捕捉微振动低频微幅信号。
[0046]另外，针对微振动监测工程而言，具有有效测量频带宽、稳定性好、数据采集精度高准、存储及传送高速、数据处理平台高效等特征，具有较高的