燕　乐，陈东红，孔龄婕，张　鹏，王二伟，丑修建*

新型MEMS压电微能源驱动的乳化液泵站ZigBee振动监测系统研究

燕乐1，2，陈东红1，2，孔龄婕1，2，张鹏1，2，王二伟1，2，丑修建1，2*

（1.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原030051；2.电子测试技术重点实验室，太原030051）

为确保矿用乳化液泵站安全运行，提出一种基于新型MEMS压电能量收集器的振动状态监测系统。器件为8悬臂梁-中心质量块结构，利用MEMS加工工艺制造，总体尺寸为7 000 μm×7 000 μm×400 μm；能源管理模块以LTC3331为核心设计，可稳定输出3.3 V直流电压；无线传感网络基于ZigBee技术构建，终端节点的振动加速度采样率控制在10 Hz。经振动台系统测试表明，微能源阵列输出电压最大可达1.47 V，系统供电稳定性较好；在30 m内节点具有良好的传输可靠性和实时性。

MEMS；监测系统；振动台系统测试；乳化液泵站；ZigBee

综合机械化采煤工艺是实现矿山高效生产的重要方式，乳化液泵站为综采工作面支护设备提供液压动力源，是实现采煤工作面高产高效的关键设备。然而，泵体长时间运行时伴随强烈振动，可能导致内部机械部件受损［1-2］。因此，有必要设计出一种对乳化液泵振动状态在线监测的系统，以便及时发现故障，避免安全隐患。本文提出了一种利用ZigBee技术构建的振动信号监测系统，可实现数据准确采集，稳定通信，实时监控功能。创新性地引入了一种新型无源式设计：采用新型MEMS压电振动微能源与单悬臂梁结构振动能量收集器复合，通过拾取乳化液泵的振动机械能为传感节点提供电能。……