专利名称：用于精密仪器运输的便携式安全监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及仪器安装及运输领域，特别地，涉及一种用于精密仪器运输的便携式安全监测系统。
背景技术：
精密仪器对运输过程中的振动和冲击作用量级有严格的要求，振动或冲击量级过大会对仪器造成不可恢复的损伤。由于精密仪器价格昂贵，为了确保运输途中的安全，需要对施加在仪器上的三个方向的振动与冲击作用进行实时测量、显示和记录，并在作用量级超过不同安全门限时警告，从而提示运输人员对运输工具的行进状态进行相应调整。由于运输工具的内部空间有限，对安全监测系统的体积、功耗都有严格的限制，因而目前的检测系统功能较单一。目前已有的运输监测系统，具有以下几种缺陷1、不能实时监测仪器的振动状态；2、由于三个方向的振动与冲击是非同步采样的，数据通道间同步性差等原因，导致对仪器的振动与冲击状态判断不准确；3、不能实时准确地对发生的过载做出报警；4、报警形式单一，不能针对不同的仪器设定不同的报警门限，通用性和灵活性差。
发明内容
本发明目的在于提供一种能避免精密仪器在运输过程的损坏，减少维修成本的用于精密仪器运输的便携式安全监测系统，以解决已有安全监测系统不能实时监测仪器的振动状态、振动与冲击状态判断不准确以及不能实时准确地对发生的过载作出报警的技术问题。为实现上述目的，本发明提供了一种用于精密仪器运输的便携式安全监测系统，包括信号采集单元，用于采集精密仪器的包装箱在运输过程中的振动和冲击的加速度信息，并将所述加速度信息以电荷信号的形式传输给信号调理转换单元；信号调理转换单元，用于将所述电荷信号转换为电压信号，并转换为数字信号传输给所述信号处理单元；信号处理单元，用于将所述数字信号转换为对应的物理量并存储，在所述物理量超出报警门限时示警。作为本发明的进一步改进所述信号采集单元为三轴加速度传感器。所述信号调理转换单元包括信号调理适配器和数据采集卡；所述信号调理适配器用于将所述三轴加速度传感器采集到的电荷信号转换为电压信号并放大；所述数据采集卡用于将放大后的所述电压信号转换为数字信号并传输给所述信号处理单元。所述报警门限由用户根据所述仪器能承受的振动和冲击的安全量级设定并存储在所述信号处理单元中。所述报警门限的数量为两个以上。
所述信号处理单元为便携式计算机。所述系统还包括为所述信号采集单元、所述信号调理转换单元及所述信号处理单元供电的供电单元，所述供电单元包括蓄电池和车载充电器。本发明具有以下有益效果本发明用于精密仪器运输的便携式安全监测系统，结构简单、能实时采集精密仪器的包装箱在运输过程中的振动和冲击的信息，并进行实时处理和门限监控，在振动和冲击超出仪器的承受的安全量级时，进行报警，提醒驾驶员注意平稳驾驶或者暂停运输，进行检修。本发明能避免精密仪器在运输过程的损坏，减少维修成本。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1是本发明优选实施例的系统组成示意图；图2是本发明优选实施例的三轴加速度传感器的安装位置示意图；图3是本发明优选实施例的减震底座结构示意图。图例说明1、包装箱；2、三轴加速度传感器；3、减震底座；4、减震弹簧；5、安装盘。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。参见图1，本发明的用于精密仪器运输的便携式安全监测系统，包括1、信号采集单元，用于采集精密仪器的包装箱I在运输过程中的振动和冲击的加速度信息，并将加速度信息以电荷信号的形式传输给信号调理转换单元。本实施例中，信号采集单元为三轴加速度传感器2，可以实时将3个轴向的振动与冲击信号转换成电信号，该传感器为电荷累积型。传感器的带宽要根据仪器的固有频率确定，一般选择在仪器固有频率的3 5倍，仪器的固有频率通过振动和冲击试验确定。采用500kHz高采样率实时采集信号。三轴加速度传感器2的安装位置如图2所示，被运输的仪器与包装箱I固连，三轴加速度传感器2固定在包装箱I外表面。为了减小包装箱I对力的放大作用，三轴加速度传感器2传感器应尽量靠近包装箱I的底部。包装箱I安装在减震底座3上，减震底座3通过减震弹簧4和安装盘5固定在运输工具上。2、信号调理转换单元，用于将电荷信号转换为电压信号，并转换为数字信号传输给信号处理单元。本实施例中，信号调理转换单元包括信号调理适配器和数据采集卡。信号调理适配器用于将三轴加速度传感器2采集到的电荷信号转换为电压信号并放大。信号调理适配器输出的电压与加速度之间存在对应关系，即V=f (a)，其中V为电压，a为加速度，f与传感器和信号调理适配器的选型有关。本实施例中，采用高精度的信号调理适配器。数据采集卡用于将放大后的电压信号转换为数字信号并传输给信号处理单元。该转换是模数转换。本实施例中，采用24位分辨率的同步高速数据采集卡，数据采集使用差分方式，保证数据的高精度和良好的通道同步性。3、信号处理单元，用于将数字信号转换为对应的物理量并存储，在物理量超出报警门限时示警。本实施例中，信号处理单元为便携式的计算机，由计算机中的监测软件完成信号的转换、存储、显示、分析、报警等工作。报警门限由用户根据仪器能承受的振动和冲击的安全量级设定并存储在便携式计算机中。报警门限的数量为两个以上，可通过软件根据冲击的量级设定多个门限，超过不同的门限以不同的声音和闪烁方式报警。实际使用时，报警门限一般设置为两级，超过较低的门限则提醒驾驶员注意平稳驾驶，超过较高的门限则要暂停运输，进行检修。软件中存储的物理量数据可供用户进行查阅和分析，分析结果能对精密仪器运输的仪器包装箱I的底座设计有指导作用，并能引导驾驶员避开以容易产生共振的行车速度驾驶。这些数据分析主要包括对过载次数统计，通过FFT谱分析、瞬态分析、边界监测等数据处理功能获取运输工具的谐振频率及谐振点。4、供电单元，包括蓄电池和车载充电器，用于为信号采集单元、信号调理转换单元及信号处理单元供电。本发明的用于精密仪器运输的便携式安全监测系统，体积小、功耗低且方便携带；能实现多通道同步采集，并确保通道间信号的相位一致性，以保证对仪器的振动与冲击状态判读更准确；具有完善的报警功能能避免精密仪器在运输过程的损坏，减少维修成本。同时，还能为振动状态分析提供数据基础。本发明适用于精密仪器的运输，也可用于车载仪器和设备的安全监控。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于精密仪器运输的便携式安全监测系统，其特征在于，包括 信号采集单元，用于采集精密仪器的包装箱在运输过程中的振动和冲击的加速度信息，并将所述加速度信息以电荷信号的形式传输给信号调理转换单元； 信号调理转换单元，用于将所述电荷信号转换为电压信号，并转换为数字信号传输给所述信号处理单元； 信号处理单元，用于将所述数字信号转换为对应的物理量并存储，在所述物理量超出报警门限时示警。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号采集单元为三轴加速度传感器。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述信号调理转换单元包括信号调理适配器和数据采集卡；所述信号调理适配器用于将所述三轴加速度传感器采集到的电荷信号转换为电压信号并放大；所述数据采集卡用于将放大后的所述电压信号转换为数字信号并传输给所述信号处理单元。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述报警门限由用户根据所述仪器能承受的振动和冲击的安全量级设定并存储在所述信号处理单元中。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述报警门限的数量为两个以上。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述信号处理单元为便携式计算机。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括为所述信号采集单元、所述信号调理转换单元及所述信号处理单元供电的供电单元，所述供电单元包括蓄电池和车载充电器。
全文摘要
本发明公开了一种用于精密仪器运输的便携式安全监测系统，包括信号采集单元，用于采集精密仪器的包装箱在运输过程中的振动和冲击的加速度信息，并将加速度信息以电荷信号的形式传输给信号调理转换单元；信号调理转换单元，用于将电荷信号转换为电压信号，并转换为数字信号传输给信号处理单元；信号处理单元，用于将数字信号转换为对应的物理量并存储，在物理量超出报警门限时示警。本发明能避免精密仪器在运输过程的损坏，减少维修成本。
文档编号G01H17/00GK103017894SQ201210486530
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者宋新, 杨磊, 赵勇, 白玉铸, 张为华 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学
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