基于加速傳感器的船舶振動(dòng)檢測系統設計

　　船舶劇烈振動(dòng)除造成結構損壞外，還使船上儀表、設備破損或失靈，破壞艦艇穩定性，影響船上人員的工作效率以及生活舒適性。船舶振動(dòng)的研究離不開(kāi)對船舶振動(dòng)的數據采集和檢測，本文設計的系統通過(guò)電子傳感器的運用來(lái)實(shí)現對船舶振動(dòng)的有效檢測[1]。

　　本研究采用先進(jìn)的加速度傳感器，融合嵌入式系統設計思路，改變以往機械式振動(dòng)檢測系統的方式，使產(chǎn)品具有低功耗、便于攜帶、精度高、速度快的特點(diǎn)。

　　硬件部分設計

　　船舶振動(dòng)檢測系統的工作原理是，系統通過(guò)操作系統來(lái)調度任務(wù)，當有檢測任務(wù)時(shí)，系統初始化檢測傳感器，并根據檢測方式配置參數，采集數據后進(jìn)行存儲和計算，并可存儲測試數據和實(shí)時(shí)顯示測試結果，LCD顯示精巧的人機圖形界面。本系統的硬件實(shí)現框圖如圖1所示。

　　系統核心硬件部分為ARM控制器、加速度傳感器、flash存儲器、鍵盤(pán)、液晶顯示和USB接口等。其中加速度傳感器部分采用飛思卡爾公司的MMA7455L來(lái)實(shí)現，傳感器部分電路圖如圖2示。

　　MMA7455L提供I2C和SPI數字接口，但MMA7455L都應作從設備，當CS拉高時(shí)為I2C接口，當CS用作從選擇時(shí)為SPI接口。在此系統中采用I2C接口，其從地址是0x1D，支持多字節讀寫(xiě)。AVDD典型值為2.8V;DCC_IO典型值為1.8V，考慮到電路與外部接口情況，視CPU的I2C接口電平來(lái)選擇DVDD_IO電壓, 若采用開(kāi)關(guān)電源供電需注意開(kāi)關(guān)頻率必須大于250Hz以防干擾芯片內部ASIC。

　　MMA7455L測量模式下會(huì )連續的測量三軸加速度，并根據g-select配置情況對外提供測量結果。當測量轉換完成后，DRDY輸出高電平，表明“測量數據已OK”，DRDY狀態(tài)也可在狀態(tài)寄存器(0x09)的DRDY位來(lái)監測，DRDY引腳一直保持高電平直到三個(gè)測量值的其中一個(gè)被讀出，因此可能會(huì )產(chǎn)生數據被下一個(gè)測量值覆蓋問(wèn)題，若下一個(gè)測量值在前一個(gè)數據讀出前就寫(xiě)入的話(huà)，狀態(tài)寄存器的DOVR位會(huì )被置位。在MMA7455L中，g-select由模式控制寄存器(0x16)的2個(gè)GLVL位確定，見(jiàn)表1。內部增益控制器根據所選g來(lái)提供不同的測量靈敏度以適應不同的應用需求，船舶的振動(dòng)檢測在MMA7455L中選擇8g范圍即可。