三軸向數字式加速度傳感器

BZ1803系列數字加速度傳感器

BZ1803系列三軸數字加速度傳感器是一款小而薄的低功耗3軸加速度傳感器，分辨率高(13位)，測量范圍達± 16g。數字輸出數據為16位二進(jìn)制補碼格式，可通過(guò)RS485接口訪(fǎng)問(wèn)。它可以在傾斜檢測應用中測量靜態(tài)重力加速度，還可以測量運動(dòng)或沖擊導致的動(dòng)態(tài)加速度。其高分辨率(3.9mg/LSB)，能夠測量不到1.0°的傾斜角度變化。

通過(guò)三個(gè)方向的加速度信號，可以測試出相對X、Y、Z三個(gè)方向的角度信號，可以作為多角度傳感器使用。

通過(guò)三個(gè)方向的加速度信號，可以通過(guò)一次積分運算得到X、Y、Z三個(gè)方向的振動(dòng)速度，通過(guò)二次積分運算得到X、Y、Z三個(gè)方向的振動(dòng)速度。

該傳感器提供多種特殊檢測功能?；顒?dòng)和非活動(dòng)檢測功能通過(guò)比較任意軸上的加速度與用戶(hù)設置的閾值來(lái)檢測有無(wú)運動(dòng)發(fā)生。敲擊檢測功能可以檢測任意方向的單振和雙振動(dòng)作。自由落體檢測功能可以檢測器件是否正在掉落。這些功能可以獨立設置。集成式存儲器管理系統采用一個(gè)32級*先出(FIFO)緩沖器，可用于存儲數據，從而將主機處理器負荷降至，并降低整體系統功耗。低功耗模式支持基于運動(dòng)的智能電源管理，從而以極低的功耗進(jìn)行閾值感測和運動(dòng)加速度測量。

主要技術(shù)指標

1.測量方向：空間三軸向（X、Y、Z）。

2.測量范圍：±16g。分辨率：0.0039g

3.分辨率：13位（3.9 mg/LSB)。

4.非線(xiàn)性度：±0.5%。

5.跨軸靈敏度：1%。

6.0g偏移：X、Y軸：±150mg；Z軸：±250mg。

7.0g偏移與溫度的關(guān)系：X、Y軸：±0.4mg/℃；Z軸：±0.8mg/℃。

8.噪聲（采樣速率100Hz）：X、Y軸：2.9mg有效值；Z軸：4.2mg有效值。

9.可選帶寬：輸出數據速率3200 (Hz)；帶寬1600(Hz)

10.數字濾波器：具有低通數字濾波功能，數字濾波器上限頻率由采樣速率的選擇自動(dòng)完成。

11.嵌入式存儲器管理系統采用FIFO技術(shù)，可存儲32級數據。

12.具有單振/雙振檢測功能。

13.具有活動(dòng)/非活動(dòng)監控功能。

14.具有自由落體檢測功能。

15.電源電壓范圍：4.5 V至5.5 V。

16.RS485數字接口。波特率38400bit/s。

17.寬溫度范圍:-40°C至+85℃。

18.抗沖擊能力：10,000 g

所有數字傳感器采樣的數據在時(shí)間軸上都是連續的，無(wú)論是計算數據還是輸出數據，都不影響采樣數據的連續性。

多數數字傳感器有“單次測量"功能，可以讀取被叫時(shí)的瞬時(shí)值。

數字加速度傳感器BZ1803-01

1、簡(jiǎn)介

BZ1803-01數字傳感器是測量振動(dòng)加速度的智能傳感器。在空間三個(gè)方向（X軸、Y軸、Z軸）上可以同時(shí)獲得加速度數據。

BZ1803-01數字傳感器有多種數據分析功能，計算并輸出加速度的平均值、方差、均方根值、峰值、峭度、脈沖因子、波形因子、裕度因子、重心頻率、均方頻率。

三種硬件接口：RS232TTL電平、RS485、433MHz無(wú)線(xiàn)通訊。

可設置傳感器參數，例如采樣速率、數據輸出方式、參數調整等。

BZ1803-01數字傳感器適合旋轉機械的振動(dòng)測量和故障診斷。例如滾動(dòng)軸承的故障診斷。BZ1803-01數字傳感器可成為許多智能系統的終端設備，例如數據采集系統、物聯(lián)網(wǎng)平臺等。

2、BZ1803-01數字傳感器產(chǎn)品圖片。

433MHz無(wú)線(xiàn)通訊傳感器圖片。

外殼尺寸68mm*25mm*15mm，底座尺寸83mm*25mm。

外形尺寸81mm*50mm*20mm。

RS485接口傳感器圖片。

外形尺寸Φ42mm*23mm。

3、BZ1803-01數字傳感器主要技術(shù)指標如下：

1.測量方向：空間三軸向（X、Y、Z）。

2.測量范圍：瞬時(shí)值：±16g。

通過(guò)“單次測量"指令測量加速度的瞬時(shí)值。數據的十進(jìn)制與十六進(jìn)制轉換如下表所示：

3.分辨率：瞬時(shí)值：13位（3.9 mg/LSB)。

4.分析數據：分析數據按512點(diǎn)數據計算，去掉直流分量，輸出平均值（包含直流分量）、方差、均方根、峰值、峭度因子、脈沖因子、波形因子、裕度因子、重心頻率、均方頻率。

分析數據的表示方法、數據分辨率和物理量綱見(jiàn)下表：

為了提高數據的分析精度，部分分析數據中擴大了數據的倍數。

5.可選帶寬：通過(guò)軟件選擇不同的采樣速率和信號帶寬。

6.非線(xiàn)性度：±0.5%。

7.跨軸靈敏度：1%。

8.0g偏移：X、Y軸：±150mg；Z軸：±250mg。

9.噪聲（采樣速率100Hz）：X、Y軸：2.9mg有效值；Z軸：4.2mg有效值。

10.數字濾波器：具有低通數字濾波功能，數字濾波器上限頻率由采樣速率的選擇自動(dòng)完成。

11.抗沖擊能力：10000g。

12.溫度范圍:-40℃至+85℃。

13.輸出接口（可選）：RS232TTL電平、RS485,433MHz無(wú)線(xiàn)數字接口。

14.波特率（可選）：115200bit/s。

15.通訊總線(xiàn)模式：主從模式。傳感器為從機。

16.從機通訊地址：00H～feH。00H為廣播地址。

17.無(wú)線(xiàn)通訊距離：<500m。

18.電源電壓范圍：4.5VDC至5.5VDC。

19.密封等級：IP56。

20.重量：<0.2kg。

21.外形尺寸：見(jiàn)圖。

22.安裝方式：螺釘安裝。

4、BZ1803-01數字傳感器使用方法。

BZ1803-01數字傳感器的正確使用，可以達到更好的測量效果。

傳感器的接線(xiàn)。

對于無(wú)線(xiàn)傳輸的傳感器，連接2芯屏蔽電纜，每芯截面積大于0.2mm²，用于電源供電，屏蔽層接電源地。

對于RS485口傳輸的傳感器，連接4芯屏蔽電纜，每芯截面積大于0.2mm²。2芯用于電源供電，2芯用于RS485通訊，屏蔽層接電源地。

單次測量數據。

單次測量數據是傳感器每接收一次指令，發(fā)送一組當前測量數據。數據是X軸、Y軸、Z軸加速度瞬時(shí)值。

讀一組分析數據。

發(fā)送“讀一組分析數據"指令，開(kāi)始啟動(dòng)數據的采樣和分析，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間間隔返回一組分析數據。由此開(kāi)始，傳感器在后臺連續采集并分析數據，將分析結果保存到數據發(fā)送區，當新的分析結果完成后，將覆蓋前一次的分析結果，直到傳感器接收到“停止測量"指令才會(huì )停止并進(jìn)入等待狀態(tài)。需要繼續讀分析數據時(shí)，再次發(fā)送“讀一組分析數據"指令，傳感器立即將當前的分析結果輸出。如果兩次發(fā)送“讀一組分析數據"指令的時(shí)間間隔小于規定的時(shí)間間隔，讀取的分析結果是重復的，如果兩次發(fā)送“讀一組分析數據"指令的時(shí)間間隔大于規定的時(shí)間間隔兩倍，將會(huì )丟失一次分析數據，讀取的是當前的分析結果。

傳感器實(shí)現采樣、分析、數據輸出同步進(jìn)行，互不影響，保證采樣數據的連續性。

分析數據按512點(diǎn)數據計算，去掉直流分量，輸出平均值（包含直流分量）、方差、均方根、峰值、峭度因子、脈沖因子、波形因子、裕度因子、重心頻率、均方頻率。

微小振動(dòng)和噪聲的處理。在無(wú)振動(dòng)信號時(shí)，為了消除微小振動(dòng)和噪聲的影響，設置了最小振動(dòng)閾值。當峰值小于0.2g時(shí)，平均值（包含直流分量）正常輸出，其它分析結果均為零。

平均值的處理。傳感器輸出的平均值由3個(gè)因素疊加組成：1、傳感器在三軸上測得的重力加速度分量，±1g，與一般振動(dòng)信號相比其值較大；2、采樣信號攜帶的直流分量，在振動(dòng)測量中其值很小，分析點(diǎn)數越多其值越小，甚至可以忽略；3、傳感器在生產(chǎn)時(shí)存在的靜態(tài)偏移，其值很小且不隨時(shí)間變化。傳感器安裝完成后，1和3值的疊加是固定常數，可以在沒(méi)有振動(dòng)的情況下采集平均值，備份在計算機中，用以抵消正常測量時(shí)的平均值。

連續讀分析數據。

啟動(dòng)分析數據時(shí)，發(fā)送“連續讀分析數據"指令，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間間隔返回一組分析數據，以后不需要發(fā)送指令，分析數據源源不斷的輸出。

一組分析數據完成后，輸出分析結果，繼續進(jìn)行下一組數據分析，再輸出分析結果，直至無(wú)窮。兩組采樣數據之間無(wú)斷點(diǎn)。兩組分析數據輸出的時(shí)間間隔與設置的采樣速率有關(guān)，見(jiàn)下表：

停止測量數據

發(fā)送“停止測量"指令后，傳感器停止輸出數據，進(jìn)入等待狀態(tài)。

5、應用實(shí)例。

1.某臺設備的轉動(dòng)疲勞試驗。

某臺設備是一個(gè)以轉動(dòng)圓盤(pán)為核心的機械旋轉系統，需要對其進(jìn)行5年以上的不間斷轉動(dòng)疲勞試驗。

選用2只BZ1803-01數字傳感器，對稱(chēng)安裝在圓盤(pán)的兩面，測量圓盤(pán)轉動(dòng)系統在XYZ三個(gè)方向的加速度方差、均方根、峰值、峭度因子、脈沖因子、波形因子、裕度因子、重心頻率、均方頻率。

傳感器選擇433MHz無(wú)線(xiàn)通訊，通訊速率115200bit/s。電源用5VDC供電，電源的正負極用滑環(huán)與兩只傳感器連接。計算機通過(guò)USB口連接一個(gè)無(wú)線(xiàn)通訊模塊，作為主機與傳感器進(jìn)行通訊。兩只傳感器設置不同的地址，作為從機使用。

計算機通過(guò)廣播功能同時(shí)啟動(dòng)兩只傳感器連續測量數據，兩只傳感器不間斷的進(jìn)行采樣和分析數據。計算機根據數據分析的時(shí)間間隔，先后讀取兩只傳感器的數據。計算機讀取數據與傳感器的采樣和分析同步進(jìn)行，保證數據在時(shí)間上的連續性。

2.大型電力變壓器振動(dòng)測量。

大型電力變壓器在工作時(shí)，電磁能量轉換會(huì )引起機械振動(dòng)。機械振動(dòng)值超范圍會(huì )影響變壓器的正常運行。

選擇BZ1803-01數字傳感器監測電力變壓器在XYZ三個(gè)方向的振動(dòng)加速度有效值、峰值。

傳感器選擇RS485接口，通訊速率9600bit/s。電源用5VDC供電。計算機通過(guò)USB口連接一個(gè)USB轉RS485模塊，作為主機與傳感器進(jìn)行通訊。多只傳感器設置不同的地址，作為從機使用。

由于大型電力變壓器的電磁輻射很強，傳感器通過(guò)磁力吸座與變壓器機械連接，傳感器的殼體與變壓器的殼體絕緣。使用效果良好

3.滾動(dòng)軸承的故障診斷。

BZ1803-01數字傳感器輸出的加速度方差、均方根、峰值、峭度因子、脈沖因子、波形因子、裕度因子、重心頻率、均方頻率這些數據，對于滾動(dòng)軸承的故障診斷而言，數據分析代替了圖形分析，簡(jiǎn)化了故障診斷的復雜性。這方面的內容請參閱有關(guān)文章。