利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2020102230272
申请人: 西南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种姿态感应式无线转速传感器,其特征在于,包括转速发射模块(1)、转速接收模块(2)以及速度测试仪器(3);所述转速发射模块(1)固定安装在被测轴(4)上,转速发射模块(1)与转速接收模块(2)无线连接,转速接收模块(2)与速度测试仪器(3)通过通信电缆相连;

所述转速发射模块(1)设置有第一微控制器(11),第一微控制器(11)连接有姿态感应式转速传感器(12)、第一无线通信模块(13);

所述转速接收模块(2)设置有第二微控制器(21),第二微控制器(21)连接有第二无线通信模块(22)以及第二上位机接口芯片(23);

第二无线通信模块(22)与第一无线通信模块(13)无线连接;

第二微控制器(21)经第二上位机接口芯片(23)连接速度测试仪器(3);

姿态感应式转速传感器(12)用于检测被测轴(4)的姿态感应信号;

第一微控制器(11)获取姿态感应信号计算出被测轴(4)的转速数据,无线发送给第二微控制器(21);

第二微控制器(21)将转速数据发送给速度测试仪器(3)。

2.根据权利要求1所述的姿态感应式无线转速传感器,其特征在于:所述姿态感应式转速传感器(12)为三轴加速度传感器;第一微控制器(11)还连接有第一上位机接口芯片(14)。

3.根据权利要求1所述的姿态感应式无线转速传感器,其特征在于:所述姿态感应式转速传感器(12)为六轴姿态传感器。

4.根据权利要求2所述的姿态感应式无线转速传感器,其特征在于:所述转速发射模块(1)设置有外壳(15),第一微控制器(11)、姿态感应式转速传感器(12)、第一无线通信模块(13)以及第一上位机接口芯片(14)均设置于外壳(15)中,外壳(15)固定在被测轴(4)上。

5.根据权利要求4所述的姿态感应式无线转速传感器,其特征在于:所述外壳(15)或者通过扎带(151)、或者通过胶带捆绑在被测轴(4)上,或者通过螺钉(152)固定在被测轴(4)上。

6.根据权利要求5所述的姿态感应式无线转速传感器,其特征在于:所述外壳(15)为环形或矩形,所述转速发射模块(1)的重心位于外壳(15)的中心,该中心设置有螺钉(152)穿过的过孔;外壳(15)通过螺钉(152)固定在被测轴(4)上。

7.根据权利要求5所述的姿态感应式无线转速传感器,其特征在于:所述外壳(15)为长条形;外壳(15)或者通过扎带(151)、或者通过胶带捆绑在被测轴(4)上。

8.根据权利要求1所述的姿态感应式无线转速传感器的测速方法,其特征在于:所述第一微控制器(11)内设置有固定频率发射模式流程和/或固定转角发射模式流程;

当第一微控制器(11)内设置有固定频率发射模式流程和固定转角发射模式流程时;第一微控制器(11)连接有模式切换装置切换固定频率发射模式流程和固定转角发射模式流程;

其中固定频率发射模式流程包括如下步骤:

步骤A1:第一微控制器(11)获取姿态感应式转速传感器(12)的姿态感应信号,辨识被测轴(4)的倾角和旋转半径;

步骤A2:第一微控制器(11)启动第一无线通信模块(13);

步骤A3:第一微控制器(11)获取姿态感应式转速传感器(12)的姿态感应信号计算转速数据;

步骤A4:第一微控制器(11)通过第一无线通信模块(13)发送转速数据;

步骤A5:第一微控制器(11)关闭第一无线通信模块(13);

步骤A6:第一微控制器(11)计时等待下一周期;转步骤A2;

其中固定转角发射模式流程包括如下步骤:

步骤B1:第一微控制器(11)获取姿态感应式转速传感器(12)的姿态感应信号,辨识被测轴(4)的倾角和旋转半径;

步骤B2:第一微控制器(11)启动第一无线通信模块(13);

步骤B3:第一微控制器(11)计算被测轴(4)的目标转角;

步骤B4:第一微控制器(11)获取姿态感应式转速传感器(12)的姿态感应信号计算转速数据和被测轴(4)的当前转角;

步骤B5:第一微控制器(11)判断当前转角是否到达目标转角?如果否,转步骤B4;如果是,转步骤B6;

步骤B6:第一微控制器(11)通过第一无线通信模块(13)发送转速数据;

转步骤B3。

9.根据权利要求8所述的姿态感应式无线转速传感器的测速方法,其特征在于:所述姿态感应式转速传感器(12)为三轴加速度传感器;

在步骤A1和步骤B1中:控制被测轴(4)以N转/分匀速运转,其中N<300,第一微控制器(11)获取姿态感应式转速传感器(12)的姿态感应信号,采用如下步骤计算被测轴(4)的倾角和旋转半径;

步骤A11:采用如下加速度平衡方程式(1)-加速度平衡方程式(3)计算出θ、α、ac;

ax=gsinθ                                      (1)ay=gcosθ cosα                                  (2)az=-gcosθ sinα+ac                                                (3)其中,ax、ay、az分别是三轴加速度传感器的x轴、y轴、z轴的加速度测量值,θ是被测轴(4)的倾角计算值,α是被测轴(4)的转角,g是重力加速度,ac是被测轴(4)的向心加速度;

步骤A12:对被测轴(4)进行差分运算,计算被测轴(4)的角速度ω,步骤A13:计算三轴加速度传感器的转动半径r, r是三轴加速度传感器的转动半径;

重复步骤A11-步骤A13,不断对倾角计算值θ和转动半径r进行滤波,当倾角计算值θ和旋转半径r的变化量分别小于设定的误差限值时,将该倾角计算值θ和转动半径r作为被测轴(4)的倾角基准值θref和三轴姿态传感器的转动半径基准值rref。

10.根据权利要求9所述的姿态感应式无线转速传感器的测速方法,其特征在于:所述步骤A3和步骤B4中,第一微控制器(11)获取姿态感应式转速传感器(12)的姿态感应信号采用如下步骤计算转速数据;

步骤A31:采用如下加速度平衡方程式(4)-加速度平衡方程式(6)计算出θ、α、ω;

ax=gsinθ                                    (4)2

az=-gcosθsinα+rrefω                     (6)步骤A32:将θ和θref进行比较,如果误差超过设定的允许误差范围,则认为故障,第一微控制器(11)连接有故障指示灯,第一微控制器(11)控制故障指示灯闪烁,第一微控制器(11)通过第一无线通信模块(13)发送故障码。