一種可用于全方位振動信號測試的mems傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于振動測試技術領域，具體涉及一種可用于全方位振動信號測試的 MHMS傳感器。
【背景技術】
[0002] MEMS傳感器是采用微電子和微機械加工技術制造出來的新型傳感器。目前， FreesCale、ADI、ST等公司紛紛推出了較為成熟的MEMS傳感器，與傳統的傳感器相比，它具 有體積小、重量輕、成本低、功耗低、易于集成和實現智能化的特點。
[0003] 振動測試大都用到振動傳感器。然而，傳統的振動傳感器存在較大局限，主要表 現在：①一般多基于壓電原理制作而成，價格較高；②最多只能測試結構的三維振動，難以 實現全方位測振；③測試振動信號需要配備數據采集儀，才能實現振動信號的采集與存儲； ④不能獨立供電。 【實用新型內容】
[0004] 針對現有技術存在的不足，本實用新型提供一種可用于全方位振動信號測試的 MHMS傳感器。
[0005] 本實用新型的技術方案：
[0006] -種可用于全方位振動信號測試的MEMS傳感器，包括：全方位調整器、MCU、MEMS 加速度傳感器、數據儲存單元和電源模塊；
[0007] 所述MCU同時與MEMS加速度傳感器、數據儲存單元和電源模塊相連接，并集成在 一塊電路板上；
[0008] 所述全方位調整器進一步包括杯式基座體、環形套蓋體和球形殼體；所述電路板 固定在球形殼體內；
[0009] 所述球形殼體放置在杯式基座體內；所述環形套蓋體穿過球形殼體與支撐該球形 殼體的杯式基座體固定連接；
[0010] 所述球形殼體由上、下兩個半球形殼體連接構成；所述環形套蓋體與杯式基座體 結合為整體后，上半球形殼體的頂部顯露在環形套蓋體外，該顯露的上半球形殼體頂部用 于人手把持進行手工扭轉球形殼體，以實現全方位振動信號測試；
[0011] 進一步地，所述環形套蓋體與杯式基座體之間以及上、下兩個半球形殼體之間均 通過螺紋固定連接；
[0012] 更進一步地，所述的用于全方位振動信號測試的MEMS傳感器中，所述球形殼體為 扁平球形，即上半球形殼體的頂部和下半球形殼體的底部均為扁平形，所述電路板固定在 上半球形殼體的頂部或者下半球形殼體的底部，以避免電路板移動；
[0013] 再進一步地，應用所述的用于全方位振動信號測試的MEMS傳感器時，將杯式基座 體固定在待測結構上；
[0014] 又進一步地，在環形套蓋體上設置卡具，該卡具從環形套蓋體外側穿入環形套蓋 體內并與球形殼體直接剛性接觸，以避免測試振動信號時球形殼體與杯式基座體之間的滑 動。
[0015] 又進一步地，杯式基座體底部安裝有強力磁體，當待測機構為鐵質材料時，利用基 座體底部安裝的強力磁體，通過磁體吸附的方式將基座固定在被測機構上；同時，基座體底 部還設置了螺紋孔，當待測機構為非鐵質材料時，利用基座體底部設置的螺紋孔，通過螺柱 將基座體固定在被測機構上；
[0016] 又進一步地，基座體底部安裝有滑道，可采用滑道與底面涂覆膠水的無損貼片配 合使用的方式，將基座體固定在被測機構表面上。
[0017] 有益效果：本實用新型在新型MEMS加速度傳感器的基礎上，設計了一種可用于全 方位振動信號測試的MEMS傳感器，該傳感器可以方便地用于全方位振動信號的測試、采集 與實時存儲，操作簡單、且具有獨立供電能力，可以連續工作2~4小時，在航空、汽車、電 力、船舶、電梯等行業振動信號測試、狀態監測以及故障診斷等領域有著廣闊的應用前景。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本實用新型一種實施方式的電路板60的結構示意圖；
[0019] 圖2(a)為本實用新型一種實施方式的全方位調整器10的立體圖；
[0020] 圖2 (b)為圖2 (a)的剖視結構示意圖（其中的電路板未畫出）；
[0021] 圖3為本實用新型一種實施方式的球形殼體與電路板的裝配示意圖；
[0022] 圖4為本實用新型一種實施方式的MSP430F435型單片機及其外圍電路圖；
[0023] 圖5為本實用新型一種實施方式的MMA9559L型三軸加速度傳感器電路圖；
[0024] 圖6為本實用新型一種實施方式的ADG3308BRUZ型雙向電平轉換器的電路圖；
[0025] 圖7為本實用新型一種實施方式的473521001型TF卡插座電路圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖對本實用新型的一種實施方式作詳細說明。
[0027] 本實用新型的可用于全方位振動信號測試的MEMS傳感器，包括：全方位調整器 10、MCU20、MEMS加速度傳感器30、數據儲存單元40和電源模塊50 ;
[0028] 本實施方式的MCU20同時與MEMS加速度傳感器30、數據儲存單元40和電源模塊 50相連接，并集成在一塊電路板60上，如圖1所示，其中電源模塊50用于為電路板60上的 所有部件供電；
[0029] 本實施方式的全方位調整器10進一步包括杯式基座體100、環形套蓋體101和球 形殼體102,如圖2(a)和圖2(b)所不；本實施方式中前述的電路板60固定設置在球形殼 體102內部；
[0030] 所述球形殼體102以放置于杯式基座體100內；球形殼體102由上、下兩個半球形 殼體1021和1022通過螺紋固定連接構成；本實施方式中上半球形殼體1021頂部和下半球 形殼體1022底部均為扁平形，安裝時先將電路板60封裝進球形殼體102內，固定在上半球 形殼體1021頂部或者固定在下半球形殼體1022底部，如圖3所示，本實施方式中采用4根 螺柱將電路板固定在下半球形殼體1022底部，以避免電路板60移動；然后將球形殼體102 的上半球形殼體1021通過螺紋與球形殼體102的下半球形殼體1022固定連接；再然后以 球形殼體102的下半球形殼體1022朝下的方向將球形殼體102放入杯式基座體100中；接 下來將環形套蓋體101套在球形殼體102外并通過螺紋與杯式基座體100固定連接。其中， 上半球形殼體1021的頂部10211顯露在環形套蓋體101上端，該顯露的上半球形殼體頂部 10211用于人手把持進行手工扭轉球形殼體102,以使球形殼體102內的MEMS加速度傳感 器30的振動信號測試方向與待測機構測點的振動方向一致，實現全方位振動信號測試；
[0031] 另外，在環形套蓋體101上設置有卡具103,如圖2(a)所示本實施方式的卡具103 為螺釘形結構，該卡具103從環形套蓋體101外側穿入環形套蓋體101內并與球形殼體102 直接剛性接觸，避免測試振動信號過程中球形殼體102與杯式基座體100之間的滑動。
[0032] 再者，基座體100的底面安裝有強力磁體104,當待測機構為鐵質材料時，通過磁 力吸附的方法將基座體100固定連接在被測結構的表面上；基座體100底部還設置了螺紋 孔105,當待測機構為非鐵質材料時，利用基座體100底部設置的螺紋孔105通過螺柱將基 座體100固定在被測機構表面上；另外，基座體100的底部還安裝了滑道106,如圖2(b)所 示，該滑道106可與無損貼片配合107,通過在無損貼片底面涂覆膠水的方式，將基座體100 固定在被測機構表面上。
[0033] 本實施方式的MCU采用的是MSP430F435型單片機，如圖4所示的MSP430F435型 單片機及其外圍電路圖；本實施方式的MEMS加速度傳感器采用的是±8g的MMA9559L型三 軸MEMS加速度傳感器，如圖5所示的MMA9559L型三軸MEMS加速度傳感器電路原理圖；由 于MMA9559L型三軸MEMS加速度傳感器的工作電壓與MSP430F435型單片機的工作電壓不 同，本實施方式在MMA9559L型三軸MEMS加速度傳感器與MSP430F435型單片機之間連接一 個ADG3308BRUZ型雙向電平轉換器進行電平轉換，即將MMA9559L型三軸MEMS加速度傳感 器輸出電壓轉換為MSP430F435型單片機的工作電壓，如圖6所示的ADG3308BRUZ型雙向電 平轉換器的電路圖。本實施方式的數據儲存單元采用的是8G的閃迪TF卡，如圖7所示，應 用TF卡時是將TF卡插入473521001型TF卡插座中；本實施方式是利用MSP430F435型單 片機的SPI接口對TF卡進行讀寫操作，對待存儲的數據進行操作。本實施方式的電源模塊 采用的是可充電的紐扣電池，容量為120~180mA ;對應的充電電路采用的是TI的鋰電池 供電芯片，充電過程經歷調節、恒流、恒壓三個環節。
[0034] 本實施方式中，MMA9559L型三軸加速度傳感器的引腳I05/INT_0、I03/SDA1/SBB、 I02/SD0、I01/SDI和SCLK/I00分別與ADG3308BRUZ型雙向電平轉換器的引腳Al~A5-- 對應連接。ADG3308BRUZ型雙向電平轉換器的引腳Y1、Y2、Y3、Y4和Y5分別與MSP430F435 型單片機的引腳Ρ6. 3、Ρ3. 0、Ρ3. 1、Ρ3. 2和Ρ3. 3--對應連接。MSP430F435型單片機的引 腳Ρ5· 3、Ρ5· 1、Ρ4· 7和Ρ4. 5分別與473521001型TF卡插座的引腳D0、SCLK、DI和CS-- 對應連接。
[0035] 采用所述的可用于全方位振動信號測試的MEMS傳感器的方法，包括如下步驟：
[0036]