基本信息
- 項目名稱：
- 便攜式加速度采集系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 自動測量及實時數(shù)據(jù)采集是當今社會研究和推廣的一個熱點，其各種應用技術(shù)的研究和推廣方興未艾。自動測量由于自動化程度高、危險系數(shù)小、可以實現(xiàn)不間斷測量等特點而被人們推崇，三軸（X、Y、Z）加速度實時采集的三軸加速度測量儀，根據(jù)其受重力作用且方向始終豎直向下指向地心這一特性制作了拓展應用的模型（建筑物坡度的測量和高層建筑物的擺幅的監(jiān)測等）
- 詳細介紹：
- 項目的主要思路是：通過一個電容式傳感器中的敏感原件（應變片---電容的一個極板）采集應變片所受的力，并利用牛頓第二定律轉(zhuǎn)換成加速度，再通過后續(xù)的處理電路將加速度量轉(zhuǎn)換成電壓量，在此過程中利用自動控制理論實現(xiàn)變量的線性化-----以便于后續(xù)的處理，利用單片機采集傳感器采集到的模擬信號（電壓量），并通過單片機轉(zhuǎn)換成數(shù)字量進行處理，再轉(zhuǎn)換成模擬量輸出；利用無線傳輸技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集（主要為了解決像測量氣墊導軌小車加速度時，導線會給小車額外的力這一問題）；通過時間與數(shù)據(jù)一一對應的關(guān)系，可以在電腦上會出實時波形（邊測量邊繪制-----直觀的觀察加速度的變化趨勢），使得加速度的測量更加直觀形象。項目旨在推廣和利用自動測量技術(shù)來替代人工測量，大大提高測量的準確性和安全性；用電腦采集實時數(shù)據(jù)取代無限取點，無限逼近的辦法；實時繪制波形，可以觀察到加速度的變化趨勢，利用電腦優(yōu)越的計算性能實現(xiàn)對物理數(shù)據(jù)測量產(chǎn)生全新的變革。本項目還采用實時繪圖使得人們更方便直觀地觀察加速度的變化。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 本項目是物理實驗與現(xiàn)代自動測量技術(shù)和現(xiàn)代質(zhì)量審定技術(shù)的有機結(jié)合，通過此項目的訓練，使我們能夠靈活運用多方面的知識，熟練掌握多種技能，如傳感器技術(shù)（電容式傳感器）、數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)、通信技術(shù)、電路的設(shè)計與制作技術(shù)、焊接技術(shù)、故障的分析與排除、儀器檢測、程序控制技術(shù)，電路控制技術(shù)等，并將這些知識和技能在實際工作中得到充分發(fā)揮和有效檢驗。 通過此項目的訓練，制作出幾款不同的能實現(xiàn)不同用途的加速度測量儀。如：①可用于測量氣墊導軌碰撞實驗的加速度，②用于建筑上測量坡度的坡度儀，③用于監(jiān)測高層建筑物的擺幅（②、③是拓展應用，利用LabVIEW優(yōu)越的控件資源和USB-6009數(shù)據(jù)采集卡的模數(shù)轉(zhuǎn)化精度高等特點（見圖⑦）-----節(jié)省成本、降低功耗、提高精度，能實時監(jiān)測大樓擺幅和測量建筑物坡度，并自動記入報表-----LabVIEW調(diào)用Excel表格的技術(shù)（見附圖③），便于后續(xù)工作的展開），以此來為自動測量技術(shù)的推廣，為全社會的自動化和提高生活質(zhì)量作一點工作。
科學性、先進性
- ① 通過時間與數(shù)據(jù)一一對應的關(guān)系，可以在電腦上會出實時波形（邊測量邊繪制-----直觀的觀察加速度的變化趨勢（見附圖④）），使得加速度的測量更加直觀形象。項目旨在推廣和利用自動測量技術(shù)來替代人工測量，大大提高測量的準確性和安全性；用電腦采集實時數(shù)據(jù)取代無限取點，無限逼近的辦法；實時繪制波形，可以觀察到加速度的變化趨勢，利用電腦優(yōu)越的計算性能實現(xiàn)對物理數(shù)據(jù)測量產(chǎn)生全新的變革。本項目還采用實時繪圖使得人們更方便直觀地觀察加速度的變化。 ② 通過串口和VB程序?qū)?shù)據(jù)在電腦上實時，直觀的顯示出來。 ③ 利用LabVIEW這一優(yōu)秀的軟件將采集的數(shù)據(jù)實時記入表格，便于后續(xù)的查詢和開展工作。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年11月制作的“加速度的實時采集和傳輸”在江蘇省南通市南通大學舉辦的“中天科技杯”江蘇省高校第七屆大學生物理及實驗科技作品創(chuàng)新競賽中被江蘇省物理學會，江蘇省大學生物理與實驗競賽組織委員會評為二等獎。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 模型 圖紙 現(xiàn)場演示 圖片 錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 本作品特點： ①采用了電容式三軸加速度傳感器來測出物體在空間的X，Y，Z軸的三維分加速度，并通過無線傳輸和串口通訊，將數(shù)據(jù)實時傳回電腦，并通過VB軟件編程，把傳回的數(shù)據(jù)繪制出實時波形，直觀及時的顯示出三維加速度隨時間的變化的曲線。 ②利用采回的實時數(shù)據(jù)，并結(jié)合地球重力加速度在同一地點方向和大小基本不變這一特點，可以換算出物體與水平面，鉛垂面之間的夾角，通過這一特點可以測量物體的水平和鉛直程度，代替現(xiàn)行空氣泡法感性測量的方法。 ③可以利用三角形法則，通過測量角度（分加速度和總加速度的夾角）的變化來測量出被測物體相對于物體本身軸心的擺幅，可以達到實時監(jiān)視物體的擺動狀況，為后續(xù)工作提供數(shù)據(jù)支持，比如測量高層建筑的擺幅是否超過安全擺幅，并制成報表，為建筑的年審提供參考，為居民提供預警。 ④通過X,Y,Z軸的三軸分加速度和總加速的夾角，來判斷物體在空間的實時姿態(tài)，比如可以讓飛行員、坦克駕駛員實時了解飛機、坦克的實時姿態(tài)?？梢酝ㄟ^測量，了解電梯加速度的變化的變化趨勢，找出電梯不舒適的原因。
同類課題研究水平概述
- 數(shù)據(jù)采集器是80年代中期出現(xiàn)的先進技術(shù),是一種具有現(xiàn)場記錄和離線分析機器設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)功能的便攜式分析儀器。它把安裝在機器設(shè)備上的振動傳感器和過程傳感器所測得物理量作為輸入,配合各種測量分析技術(shù)以及多樣化的顯示格式組成一個監(jiān)測系統(tǒng),應用于對機器設(shè)備進行定期巡回狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷。它能和計算機結(jié)合在一起成為獨立的監(jiān)測分析系統(tǒng),是現(xiàn)代機器設(shè)備的計算機輔助診斷手段之一。這類技術(shù)在我國推廣應用后,已取得了良好的效果。據(jù)不完全統(tǒng)計,全國目前生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集器的廠已有14家,應用進口或國產(chǎn)數(shù)據(jù)采集器進行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和診斷的企業(yè)已有數(shù)百家、短短幾年,我國的數(shù)據(jù)采集器技術(shù)已從無到有發(fā)展到一定水平。
