大家好，我是【廣州工控傳感★科技】10184000-01壓電薄膜傳感器事業部，張工。

10184000-01壓電薄膜傳感器的輸出信號能量不僅非常微弱，而且內阻非常高，而且輸出能量很小，因此其測量電路通常需要連接一個高輸入阻抗的前置放大器。 它的作用是：一種是將其高輸出阻抗轉換為低輸出阻抗； 另一種是放大傳感器輸出的微弱信號。 考慮到10184000-01壓傳感器產生的電荷信號變化比較微弱，電荷信號容易受到干擾，以及各種噪聲的影響，為克服上述傳統信號調理電路的不足， 設計了一個集成的4運算放大器。 LM324是芯原的PVDF信號調理電路。 該電路由電荷放大電路和濾波放大電路兩部分組成。 實驗表明，所設計的電路穩定可靠，噪聲低，抗干擾能力強。

因為10184000-01壓電傳感器的壓電晶體電容小，即產生的電荷量小，而晶片的漏電阻高，即內阻大，達到TΩ級別。 在這樣的前提下，其測量電路通常需要連接一個高輸入阻抗的電荷放大電路。 它的作用：一種是將高輸出阻抗轉換為低輸出阻抗； 另一種是放大傳感器的微弱信號輸出。 因此，電荷放大電路的輸入阻抗R1選擇為100MΩ。

該濾波器為二階有源低通濾波器，用于補償10184000-01傳感器引起的高頻幅頻特性，衰減頻段內無用的高頻分量。 濾波后的信號經外部放大電路放大輸出。

無線收發器

本設計選用nRF24L01作為無線收發器，因為是工作在2.4-2.5GHz頻段的單片射頻收發芯片，內置PCB天線，體積小，高效GFSK調制， 抗干擾能力強，特別適用于工業控制、無線音視頻傳輸等領域。

無線收發模塊有貼片式和直插式兩種。 為了減小體積和功耗，在振動信號采集模塊上選擇了貼片式無線發射器，但對主控單元上的接收模塊沒有這樣的要求，所以選擇了直插式無線接收器。

軟件設計

信號采集與數據傳輸程序設計

振動信號無線測量系統的數據采集與無線傳輸模塊負責將PVDF傳感器采集到的振動信號（經調理電路預處理）傳輸至主控單元。 程序流程如圖5所示，主控單元對數據進行相應的接收、存儲和顯示，其程序流程如圖所示。

數據接收程序設計

主控單元通過無線模塊接收來自振動信號測量模塊的數據，其軟件流程如圖6所示。初始化nRF2401并將其設置為接收模式，將采集到的數據發送到Cortex-M3的GPIO口 單片機，連接示波器顯示信號波形，檢查數據是否接收成功。

測量結果

主控節點通過無線收發模塊接收來自振動信號測量模塊的數據并存儲在SD卡中。 為了觀察振動信號主控單元將接收到的數據通過控制器端口輸出，經電平轉換后由示波器顯示輸出。本實驗根據振動強度分為兩種情況：輕微振動和較大振動情況下的波形變化，收集振動。

從圖（a）和（b）可以看出，在不同的振動強度下，10184000-01壓電薄膜傳感器對應的輸出電壓是不一樣的，振動強度越大，對應的輸出電壓越高 壓電薄膜傳感器。 大。 同時，實驗研究表明，壓電薄膜傳感器的輸出電壓與振動強度具有良好的線性關系，因此可以根據傳感器的信號來判斷振動強度。