本发明涉及无线震动信号的处理领域，尤其是涉及一种无线振动传感器的频谱重构方法。
背景技术：
随着工业4.0及智能制造的逐步推进，工业制造的智能化以及工业互联网的建设逐渐成为当下工业转型的主要方向。在工业制造的智能化进程中，数据的获取是重要的一环，而振动信号则是工业现场中最常采集的信号之一。
在振动信号采集手段上，有线振动传感器因为价格相对较低、传输稳定且可持续采样而在振动数据采样方面一直占据主导地位。但是有线振动传感器需要通过线路进行数据传输，无疑给大范围的布设带来了不小的困难，错综复杂的线路不仅会影响机械的运行也会危及工人人身安全，带来巨大的隐患。因此，数据的无线采集是工业智能制造发展提出的必须要求和必然趋势。
相比于有线振动传感器，无线传感器因为使用无线网络进行数据传输，因此很好的避免了大范围布设带来的复杂布线，安装更为简便，使得大范围布设成为可能，也使工业制造的智能化及工业互联网的建设成为可能。但是，摆脱了传输线路的束缚也带来了诸多问题，由于没有持续的电源供电，无线传感器为了保证足够的续航时间，保障运行效率，不得不降低运行功耗，缩短采样时间、加大采样间隔、降低采样频率，这也就意味着数据采集时间、数量以及品质上的衰减。因此所采集的振动数据在进行数据分析时将出现误差，影响频谱的精度，降低了数据处理的准确度，严重时还将引起系统的误判，干扰生产过程、损坏设备。因此，如何弥补无线传感器采样带来的误差，提高数据分析的准确度成为了一个亟待解决重要的问题。
直接提高无线传感器的采样时间、采样频率，使无线传感器高功率运行，无疑会大大缩短传感器的续航时间，需要频繁进行电源的更换，势必增加了无线传感器维护成本、降低了使用的方便性、限制了大规模工业应用。如若使用更大容量的电源对传感器进行供电，则会增加传感器的体积和成本，不利于大范围的布设。因此，根据无线传感器采集的数据，在算法上结合无线传感器采样的先验信息、建立反问题的数学模型，从数据处理和信息推理的角度，直接弥补无线传感器采样的数据不足和信息遗漏，从而在不增加无线传感器硬件成本和降低使用方便性的前提下，通过先进的信号处理和数据分析方法提高无线传振动感器频的采样信号频谱精度，提升无线传感器的信号品质。
技术实现要素：
本发明为了克服现有技术的不足，提供一种无线振动传感器的频谱重构方法，目的是不增加无线传感器硬件成本和降低使用方便性的前提下，基于无线振动传感器所采集的振动信号与无线传感器时域响应、采样频率、占空比等先验信息，建立数学模型，从数据处理和信息推理的角度，直接弥补无线传感器采样的数据不足和信息遗漏，通过先进的信号处理和数据分析方法提高无线传振动感器频的采样信号频谱精度，提升无线传感器的信号品质。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种无线振动传感器的频谱重构方法，包括以下步骤：
a、通过无线振动传感器上的振动元件，对振动波形信号x0(t)进行采样，获得无线振动传感器采样的时域信号x(t)、无线振动传感器采样的时域响应函数h1(t)、无线振动传感器采样的时域窗函数h2(t)；
b、分别对无线采样的x(t)、h1(t)、h2(t)进行快速傅里叶变换，获得无线采样的信号频域x(f)、频域响应h1(f)、窗函数的频谱h2(f)，并对h2(f)进行序列变换，获得序列h2′；
c、建立无线振动传感器信号频谱的重构模型；
d、基于l1范数正则化原理和重构模型建立重构模型参数的寻优函数；
e、对寻优过程设定截止条件和参数寻优范围、确定重构模型参数，从而实现了从无线振动传感器采样的信号频谱x(f)重构出原振动信号频谱x0(f)。
所述振动元件制备方法如下步骤：
aa、对厚度为20μm的晶片放入清洗设备中进行氧气清洗；
bb、对清洗之后的晶片进行金属溅射，依次溅射一层金属铬和金；
cc、对溅射金属后的晶片涂光刻胶，采用光刻和湿法腐蚀，完成图形化处理；
dd、对图形化后的晶片进行电镀金属镍形成金属镍的掩膜；
ee、对电镀金属镍之后的晶片进行离子刻蚀，形成振动元件。
所述步骤b中对h2(f)的变换方法为在matlab中使用快速傅里叶变换得到窗函数频谱h2(f)，然后使用fftshift函数将h2(f)变换得到h2′。
所述步骤c中所述的重构模型为：
其中x(f)为无线振动传感器采集的信号频谱，h2′为窗函数频谱变换后的谱图，
所述步骤d中所述的寻优函数为：
其中μ为迭代步长。
其中x(f)、h2’、
其中λ为待定参数、sgn为符号函数。
所述步骤e中所述的截止条件为：
所述的参数寻优范围为0.001≤λ≤0.02，0.001≤μ≤0.05。依次循环计算截止条件下的重构频谱x0(f)，其中精度最优频谱所对应的参数即为模型最佳参数，使用参数确定的模型即可对无线振动传感器频谱进行重构，改善频谱精度。
所述步骤aa中的清洗装置包括架体、一端固定设于架体上的两个第一导向杆、可移动套设于两个第一导向杆上的升降座、固定设于升降座上的第一进气管、位于第一进气管正下方设于升降座上的第二进气管、固定设于第一进气管下端的第一喷气组件、与第一喷气组件对称设置且固定设于第二进气管上端的第二喷气组件、固定设于架体上的下导风环、等距环形分布且一端固定设于下导风环上的多个第一固定杆、固定设于多个第一固定杆另一端上且位于下导风环正上方的上导风环、设于下导风环和上导风环中间处的夹料组件、设于上导风环上用于驱动夹料组件运行的驱动组件、用于对第一进气管与上导风环密封的密封组件、设于升降座上的螺杆、固定设于架体上用于驱动螺杆转动的电机；通过电机驱动螺杆转动，带动升降座沿着两个第一导向杆向上移动，即使第一喷气组件和第二喷气组件同时移出上导风环和下导风环，把需要清洗的晶片放在第二喷气组件上，再通过电机驱动螺杆反向转动，带动升降座沿着两个第一导向杆下降，对第一喷气组件和第二喷气组件进行复位，使位于第二喷气组件上的晶片下降，晶片移动至夹料组件处，通过驱动组件驱动夹料组件对其进行夹持并停止下移，第一喷气组件和第二喷气组件继续下移，晶片位于二者中间处后停止下移，通过向第一进气管和第二进气管注入空气，第一进气管和第二进气管注入的空气分别从第一喷气组件和第二喷气组件吹出，对晶片的上端和下端同时进行吹气清洗，通过密封组件对第一进气管和上导风环进行密封，晶片上的灰尘从上导风环和下导风环中间向下流动。
所述第一喷气组件与第二喷气组件结构相同，所述第一喷气组件包括固定套设于第一进气管上的喷嘴、设于喷嘴下端的出气口、固定设于出气口处的环体、等距环形一端固定设于环体上的多个支撑杆、由内向外设于支撑杆上的多个弧形板、等距环形分布固定设于弧形板上的多个斜板、等距环形分布设于喷嘴上的多个延长管，相邻所述弧形板上的斜板交错设置；第一进气管内的空气进入喷嘴内，喷嘴内的空气通过出气口排出，出气口排出的空气依次经过弧形板及其上的斜板导向，出气口排出的空气能够均匀的吹在晶片上，并形成旋转的风，带动晶片一起旋转，进入喷嘴内的空气还有一部分通过多个延长管吹出喷射在晶片的边缘处。
所述夹料组件包括转动设于上导风环上的转盘、等距环形分布且转动设于转盘上的多个旋转座、一端转动套设于第一固定杆上且贯穿可移动设于旋转座上的顶杆、转动设于顶杆另一端上的第一限位轮、转动套设于第一限位轮上的第二限位轮及第三限位轮；通过驱动组件驱动转盘往复转动，带动多个顶板以第一固定杆为轴心进行往复摆动，且位于旋转座上进行往复移动，第一限位轮能够沿着晶片的前后和左右端面滚动，通过第二限位轮和第三限位轮对晶片进行高度的限位，实现晶片转动过程中的全方位限位。
所述驱动组件包括设于上导风环上的环形滑槽、设于环形滑槽内的第一通槽、可移动设于环形滑槽内的第一滑块、一端固定设于第一滑块上另一端固定设于转盘上的第二固定杆、固定设于上导风环上的滑轨、可移动设于滑轨上的第二滑块、设于第二滑块上的第二通槽、转动设于第一滑块上的第一转轴、等距环形分布且一端转动设于第一转轴上的三个第二转轴、固定设于滑轨上用于驱动第二滑块往复移动的气缸；通过气缸驱动第二滑块沿着滑轨进行往复移动，第二滑块往复移动过程中使第一转轴进行往复转动，使第一转轴上的三个第二转轴沿着第二通槽方向移动，第一转轴边转动边移动，并带动第一滑块位于环形滑槽内往复移动，通过第二固定杆设置，从而带动转盘的往复转动，第一滑块对第一通槽进行密封。
所述密封组件包括设于上导风环上的腔体、等距环形分布可移动设于腔体上的多个活塞、一端固定设于活塞上另一端固定设于腔体底部的第一弹簧、等距环形分布且一端固定设于上导风环上的限位杆、固定设于腔体内的橡胶圈、可移动套设于第一进气管上的密封板、与多个活塞一一对应设于密封板上的多个通孔、设于密封板上的弧形槽、位于密封板上方且固定套设于第一进气管上的固定板、一端固定设于固定板上另一端固定设于密封板上的第二弹簧；第一进气管下移过程中带动固定板和密封板一起下移，活塞穿过通孔，密封板先接触限位杆后，密封板停止下移，第一进气管继续带动固定板下降，第二弹簧被压缩，同时固定板推动活塞下降，腔体内的空间变小对橡胶圈进行挤压，橡胶圈本身膨胀，橡胶圈部分凸起并位于密封板上的弧形槽内，第一进气管与上导风环的密封，第一进气管上移过程中，首先带动固定板上移，通过压缩的第二弹簧设置，密封板停止不动，第一弹簧对活塞复位，即活塞上移，腔体内的空间变大后橡胶圈复位，橡胶圈凸出的部分从弧形槽内移出，第一进气管继续上移最终带动密封板上移。
本发明具有以下优点：目的是不增加无线传感器硬件成本和降低使用方便性的前提下，基于无线振动传感器所采集的振动信号与无线传感器时域响应、采样频率、占空比等先验信息，建立数学模型，从数据处理和信息推理的角度，直接弥补无线传感器采样的数据不足和信息遗漏，通过先进的信号处理和数据分析方法提高无线传振动感器频的采样信号频谱精度，提升无线传感器的信号品质，通过对振动元件的清洗，确保其对振动波形信号采集的精确，从而再次提升无线传感器的信号品种。
附图说明
图1为本发明一种无线振动传感器频谱重构方法的流程示意图。
图2为无线振动传感器采样信号的时域信号x(t)。
图3为无线振动传感器采样的时域响应函数h1(t)。
图4为无线振动传感器采样的频域响应函数h1(f)。
图5为无线振动传感器采样的时间窗函数h(t)。
图6转换前窗函数频谱图h2(f)。
图7窗函数频谱变换后谱图h2′。
图8为snr＝5db时重构前频谱。
图9为snr＝5db时重构后频谱。
图10为寻优时代价函数的收敛过程。
图11为snr＝0db时重构前频谱。
图12为snr＝0db时重构后频谱。
图13为snr＝-5db时重构前频谱。
图14为snr＝-5db时重构后频谱。
图15为清洗装置的结构示意图。
图16为清洗装置的正面示意图。
图17为图16中的a-a线的部分剖视图。
图18为图17中的b-b线的部分剖视图。
图19为图17中的c-c线的剖视图。
图20为图19中的a处放大图。
图21为图17中的d-d线的剖视图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
如图1-21所示，一种无线振动传感器的频谱重构方法，包括以下步骤：
a、通过无线振动传感器上的振动元件，对振动波形信号x0(t)进行采样，获得无线振动传感器采样的时域信号x(t)、无线振动传感器采样的时域响应函数h1(t)、无线振动传感器采样的时域窗函数h2(t)；
b、分别对无线采样的x(t)、h1(t)、h2(t)进行快速傅里叶变换，获得无线采样的信号频域x(f)、频域响应h1(f)、窗函数的频谱h2(f)，并对h2(f)进行序列变换，获得序列h2′；
c、建立无线振动传感器信号频谱的重构模型；
d、基于l1范数正则化原理和重构模型建立重构模型参数的寻优函数；
e、对寻优过程设定截止条件和参数寻优范围、确定重构模型参数，从而实现了从无线振动传感器采样的信号频谱x(f)重构出原振动信号频谱x0(f)。
所述振动元件制备方法如下步骤：
aa、对厚度为20μm的晶片放入清洗设备中进行氧气清洗；
bb、对清洗之后的晶片进行金属溅射，依次溅射一层金属铬和金；
cc、对溅射金属后的晶片涂光刻胶，采用光刻和湿法腐蚀，完成图形化处理；
dd、对图形化后的晶片进行电镀金属镍形成金属镍的掩膜；
ee、对电镀金属镍之后的晶片进行离子刻蚀，形成振动元件。
所述步骤b中对h2(f)的变换方法为在matlab中使用快速傅里叶变换得到窗函数频谱h2(f)，然后使用fftshift函数将h2(f)变换得到h2′。
所述步骤c中所述的重构模型为：
其中x(f)为无线振动传感器采集的信号频谱，h2′为窗函数频谱变换后的谱图，
所述步骤d中所述的寻优函数为：
其中μ为迭代步长。
其中x(f)、h2’、
其中λ为待定参数、sgn为符号函数。
所述步骤e中所述的截止条件为：
所述的参数寻优范围为0.001≤λ≤0.02，0.001≤μ≤0.05。依次循环计算截止条件下的重构频谱x0(f)，其中精度最优频谱所对应的参数即为模型最佳参数，使用参数确定的模型即可对无线振动传感器频谱进行重构，改善频谱精度。
获取无线振动传感器采样的时域信号x(t)、时域响应函数h1(t)、时域采样窗函数h2(t)。如图2为以频率分别为500hz，2000、5000hz，幅值分别为1、0.5、0.5的余弦信号作为输入信号模拟无线采样过程得到的采样时域图，其中采样频率为1.28khz，采样时间为1s，空闲时间为9s，信噪比snr＝5db。图3为本次仿真的无线采样过程的时域响应函数h1(t)，图4为与之对应的频域响应函数h1(f)。
对无线振动传感器采样的时域信号x(t)和如图5的时域采样窗函数h2(t),进行快速傅里叶变换，获得仿真信号的频谱x(f)和窗函数的频谱h2(f)，并对h2(f)进变换，在matlab中使用fftshift函数将h2(f)序列变换得到h2′。如图6为窗函数的频谱h2(f)转换后的h2′。
建立无线振动传感器信号频谱的重构模型：
其中x(f)为重构前无线振动传感器信号频谱，h2′为窗函数频谱变换后的序列，
基于l1正则化原理和重构模型建立重构过程的代价函数θ(f，n):
其中x(f)、h2′、
计算θ(f)在x0(f，n)方向上的梯度
其中λ为正则化参数、sgn为符号函数。
建立重构过程的模型的参数寻优函数：
其中μ为迭代步长系数。
对寻优过程设定截止条件：
设定参数寻优范围：0.001≤λ≤0.02，0.001≤μ≤0.05。将序列x0(f，n)均赋初始值为0，依次循环计算截止条件下的重构频谱x0(f)，其中精度最优频谱所对应的参数即为模型最佳参数。
如图8为snr＝5db时重构前频谱图、图9为snr＝5db时重构后的频谱图，此时寻优后模型参数分别为λ＝0.002、μ＝0.01。由图8可以发现，由于所仿真的无线采样过程频响曲线在低频部分幅值高，加之噪声和低占空比导致的能量泄露，所以在低频部分产生了极大的干扰，仅有500hz的谱线被采集到，2000hz与5000hz的幅值极小，500hz与500hz幅值之比约为5:1,与输入信号的2:1去甚远。然而，重构的频谱修复了以上干扰，并极大程度的降低了噪声，500hz、2000hz与5000hz的谱线被精确重构了出来，三者幅值之比为0.307:0.148:0.155，与输入信号的2:1:1极为接近，频谱的幅值精度得到的极大提升。重构后的频谱主频宽度减小，能量泄露减小，频谱的频率精度大大提升，寻优重构时，代价函数的收敛过程如图10所示。
基于以上参数，更改输入信号的信噪比，使用模型进行频谱重构。图11、12为将信噪比减小为0db时的重构前、重构后频谱图。可以发现，虽然信噪比减小，噪声干扰增大，但重构后抑制了干扰，主频成分得到了很好的分离与重构，三个主要谱线的幅值之比由0.150:0.004:0.030改变为0.30:0.14:0.14，与原信号的2:1:1极为接近，同时能量泄露减少，主频宽度大大降低，频谱精度得到了极大提升。进一步，将信噪比减小至-5db，噪声干扰持续增大，所得结果如图13、14，重构后主频成分同样得到了有效重构，干扰被有效抑制，主要谱线的比值为0.32:0.15:0.14，相较于重构前，频谱精度得到了极大改善。
由以上示例可以发现，本发明提供的无线振动传感器频谱重构方法能够很好的重构出信号频谱，提高频谱精度，相比较于未重构前，频谱的幅值精度极大的得到了提升，主频宽度明显减小，频率精度也得到了提升。稳定性好，随着信号中信噪比的减小，依然具有稳定且良好的表现。
如图15、17所示，所述步骤aa中的清洗装置包括架体1、一端固定设于架体上的两个第一导向杆2、可移动套设于两个第一导向杆上的升降座3、固定设于升降座上的第一进气管4、位于第一进气管正下方设于升降座上的第二进气管5、固定设于第一进气管下端的第一喷气组件6、与第一喷气组件对称设置且固定设于第二进气管上端的第二喷气组件7、固定设于架体上的下导风环8、等距环形分布且一端固定设于下导风环上的多个第一固定杆9、固定设于多个第一固定杆另一端上且位于下导风环正上方的上导风环10、设于下导风环和上导风环中间处的夹料组件11、设于上导风环上用于驱动夹料组件运行的驱动组件12、用于对第一进气管与上导风环密封的密封组件13、设于升降座上的螺杆14、固定设于架体上用于驱动螺杆转动的电机15；通过电机驱动螺杆转动，使升降座沿着两个第一导向杆向上移动，即使第一喷气组件和第二喷气组件同时移出上导风环和下导风环，把需要清洗的晶片放在第二喷气组件上，再通过电机驱动螺杆反向转动，使升降座沿着两个第一导向杆下降，对第一喷气组件和第二喷气组件进行复位，使位于第二喷气组件上的晶片下降，晶片移动至夹料组件处，通过驱动组件驱动夹料组件对其进行夹持，使夹持后的晶片停止下移，第一喷气组件和第二喷气组件继续下移，晶片位于二者中间处后停止下移，通过向第一进气管和第二进气管注入空气，第一进气管和第二进气管注入的空气分别从第一喷气组件和第二喷气组件吹出，对晶片的上端和下端同时进行吹气清洗，通过密封组件对第一进气管和上导风环进行密封，晶片上的灰尘从上导风环和下导风环中间向下流动，对晶片全面的清洗，避免杂物附在晶片表面，影响后期加工质量，即提高晶片的整体加工质量。
如图18、20所示，所述第一喷气组件与第二喷气组件结构相同，所述第一喷气组件6包括固定套设于第一进气管上的喷嘴61、设于喷嘴下端的出气口62、固定设于出气口处的环体63、等距环形一端固定设于环体上的多个支撑杆64、由内向外设于支撑杆上的多个弧形板65、等距环形分布固定设于弧形板上的多个斜板66、等距环形分布设于喷嘴上的多个延长管67，相邻所述弧形板上的斜板交错设置；第一进气管内的空气进入喷嘴内，喷嘴内的空气通过出气口排出，出气口排出的空气依次经过多个弧形板及其上的斜板导向，使出气口排出的空气能够均匀的吹在晶片上，通过斜板导向并形成旋转的风，使清洗的更全面干净，并带动晶片一起旋转，使晶片做离心运动，便于晶片上的杂物脱离，避免其再次附在晶片表面，进入喷嘴内的空气还有一部分通过多个延长管吹出喷射在晶片的边缘处，提高晶片旋转的动力。
如图20、21所示，所述夹料组件11包括转动设于上导风环上的转盘111、等距环形分布且转动设于转盘上的多个旋转座112、一端转动套设于第一固定杆上且贯穿可移动设于旋转座上的顶杆113、转动设于顶杆另一端上的第一限位轮114、转动套设于第一限位轮上的第二限位轮115及第三限位轮116；通过驱动组件驱动转盘往复转动，带动多个顶板以第一固定杆为轴心进行往复摆动，且位于旋转座上进行往复移动，第一限位轮能够沿着晶片的前后和左右端面滚动，晶片旋转过程中适应其长度和宽度，通过第二限位轮和第三限位轮对晶片进行高度的限位，实现晶片转动过程中的全方位限位，使晶片能够进行停留在该处进行旋转，通过上述设置使清洗经过过程中无死角，避免存在夹持处清洗不到情况发生，使对其清洗的更为全面且干净。
如图15所示，所述驱动组件12包括设于上导风环上的环形滑槽121、设于环形滑槽内的第一通槽122、可移动设于环形滑槽内的第一滑块123、一端固定设于第一滑块上另一端固定设于转盘上的第二固定杆124、固定设于上导风环上的滑轨125、可移动设于滑轨上的第二滑块126、设于第二滑块上的第二通槽127、转动设于第一滑块上的第一转轴128、等距环形分布且一端转动设于第一转轴上的三个第二转轴129、固定设于滑轨上用于驱动第二滑块往复移动的气缸130；通过气缸驱动第二滑块沿着滑轨进行往复移动，第二滑块往复移动过程中使第一转轴进行往复转动，使第一转轴上的三个第二转轴沿着第二通槽方向移动，第一转轴边转动边移动，并带动第一滑块位于环形滑槽内往复移动，通过第二固定杆设置，从而带动转盘的往复转动，第一滑块对第一通槽进行密封，通过上述驱动还能够起到很好的省力作用，且整体的连动性能好。
如图20所示，所述密封组件13包括设于上导风环上的腔体131、等距环形分布可移动设于腔体上的多个活塞132、一端固定设于活塞上另一端固定设于腔体底部的第一弹簧133、等距环形分布且一端固定设于上导风环上的限位杆134、固定设于腔体内的橡胶圈135、可移动套设于第一进气管上的密封板136、与多个活塞一一对应设于密封板上的多个通孔、设于密封板上的弧形槽138、位于密封板上方且固定套设于第一进气管上的固定板139、一端固定设于固定板上另一端固定设于密封板上的第二弹簧140；第一进气管下移过程中带动固定板和密封板一起下移，使活塞穿过通孔，使密封板先接触限位杆后，被限位杆限制了密封板下移，第一进气管继续带动固定板下降，使第二弹簧被压缩，同时再通过固定板推动活塞下降，使腔体内的空间变小对橡胶圈进行挤压，使橡胶圈本身膨胀，使橡胶圈部分凸起并位于密封板上的弧形槽内，完成第一进气管与上导风环的密封，提高其密封的效果；第一进气管上移过程中，首先带动固定板上移，通过压缩的第二弹簧设置，使密封板停止不动，通过第一弹簧对活塞复位，即活塞上移，腔体内的空间变大后橡胶圈复位，使橡胶圈凸出的部分从弧形槽内移出，第一进气管继续上移最终带动密封板上移，通过上述设置能够保护橡胶圈的使用寿命，避免长时间使用后磨损造成其密封效果差的问题。
上述电机为市场上购买得到的。
1.一种无线振动传感器的频谱重构方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、通过无线振动传感器上的振动元件，对振动波形信号x0(t)进行采样，获得无线振动传感器采样的时域信号x(t)、无线振动传感器采样的时域响应函数h1(t)、无线振动传感器采样的时域窗函数h2(t)；
b、分别对无线采样的x(t)、h1(t)、h2(t)进行快速傅里叶变换，获得无线采样的信号频域x(f)、频域响应h1(f)、窗函数的频谱h2(f)，并对h2(f)进行序列变换，获得序列h2′；
c、建立无线振动传感器信号频谱的重构模型；
d、基于l1范数正则化原理和重构模型建立重构模型参数的寻优函数；
e、对寻优过程设定截止条件和参数寻优范围、确定重构模型参数，从而实现了从无线振动传感器采样的信号频谱x(f)重构出原振动信号频谱x0(f)。
所述振动元件制备方法如下步骤：
aa、对厚度为20μm的晶片放入清洗装置中进行氧气清洗；
bb、对清洗之后的晶片进行金属溅射，依次溅射一层金属铬和金；
cc、对溅射金属后的晶片涂光刻胶，采用光刻和湿法腐蚀，完成图形化处理；
dd、对图形化后的晶片进行电镀金属镍形成金属镍的掩膜；
ee、对电镀金属镍之后的晶片进行离子刻蚀，形成振动元件。
2.根据权利要求1所述的一种无线振动传感器的频谱重构方法，其特征在于：所述步骤b中对h2(f)的变换方法为在matlab中使用快速傅里叶变换得到窗函数频谱h2(f)，然后使用fftshift函数将h2(f)变换得到h2′。
3.根据权利要求1所述的一种无线振动传感器的频谱重构方法，其特征在于：所述步骤c中所述的重构模型为：
其中x(f)为无线振动传感器采集的信号频谱，h2′为窗函数频谱变换后的谱图，
4.根据权利要求1所述的一种无线振动传感器的频谱重构方法，其特征在于：所述步骤d中所述的寻优函数为：
其中μ为迭代步长。
其中x(f)、h2′、
其中λ为待定参数、sgn为符号函数。
5.根据权利要求1所述的一种无线振动传感器的频谱重构方法，其特征在于：所述步骤e中所述的截止条件为：
所述的参数寻优范围为0.001≤λ≤0.02，0.001≤μ≤0.05。
6.根据权利要求1所述的一种无线振动传感器的频谱重构方法，其特征在于：所述步骤aa中的清洗装置包括架体(1)、一端固定设于架体上的两个第一导向杆(2)、可移动套设于两个第一导向杆上的升降座(3)、固定设于升降座上的第一进气管(4)、位于第一进气管正下方设于升降座上的第二进气管(5)、固定设于第一进气管下端的第一喷气组件(6)、与第一喷气组件对称设置且固定设于第二进气管上端的第二喷气组件(7)、固定设于架体上的下导风环(8)、等距环形分布且一端固定设于下导风环上的多个第一固定杆(9)、固定设于多个第一固定杆另一端上且位于下导风环正上方的上导风环(10)、设于下导风环和上导风环中间处的夹料组件(11)、设于上导风环上用于驱动夹料组件运行的驱动组件(12)、用于对第一进气管与上导风环密封的密封组件(13)、设于升降座上的螺杆(14)、固定设于架体上用于驱动螺杆转动的电机(15)；通过电机驱动螺杆转动，带动升降座沿着两个第一导向杆向上移动，即使第一喷气组件和第二喷气组件同时移出上导风环和下导风环，把需要清洗的晶片放在第二喷气组件上，再通过电机驱动螺杆反向转动，带动升降座沿着两个第一导向杆下降，对第一喷气组件和第二喷气组件进行复位，使位于第二喷气组件上的晶片下降，晶片移动至夹料组件处，通过驱动组件驱动夹料组件对其进行夹持并停止下移，第一喷气组件和第二喷气组件继续下移，晶片位于二者中间处后停止下移，通过向第一进气管和第二进气管注入空气，第一进气管和第二进气管注入的空气分别从第一喷气组件和第二喷气组件吹出，对晶片的上端和下端同时进行吹气清洗，通过密封组件对第一进气管和上导风环进行密封，晶片上的灰尘从上导风环和下导风环中间向下流动。
7.根据权利要求6所述的一种无线振动传感器的频谱重构方法，其特征在于：所述第一喷气组件与第二喷气组件结构相同，所述第一喷气组件(6)包括固定套设于第一进气管上的喷嘴(61)、设于喷嘴下端的出气口(62)、固定设于出气口处的环体(63)、等距环形一端固定设于环体上的多个支撑杆(64)、由内向外设于支撑杆上的多个弧形板(65)、等距环形分布固定设于弧形板上的多个斜板(66)、等距环形分布设于喷嘴上的多个延长管(67)，相邻所述弧形板上的斜板交错设置；第一进气管内的空气进入喷嘴内，喷嘴内的空气通过出气口排出，出气口排出的空气依次经过弧形板及其上的斜板导向，出气口排出的空气能够均匀的吹在晶片上，并形成旋转的风，带动晶片一起旋转，进入喷嘴内的空气还有一部分通过多个延长管吹出喷射在晶片的边缘处。
8.根据权利要求6所述的一种无线振动传感器的频谱重构方法，其特征在于：所述夹料组件(11)包括转动设于上导风环上的转盘(111)、等距环形分布且转动设于转盘上的多个旋转座(112)、一端转动套设于第一固定杆上且贯穿可移动设于旋转座上的顶杆(113)、转动设于顶杆另一端上的第一限位轮(114)、转动套设于第一限位轮上的第二限位轮(115)及第三限位轮(116)；通过驱动组件驱动转盘往复转动，带动多个顶板以第一固定杆为轴心进行往复摆动，且位于旋转座上进行往复移动，第一限位轮能够沿着晶片的前后和左右端面滚动，通过第二限位轮和第三限位轮对晶片进行高度的限位，实现晶片转动过程中的全方位限位。
9.根据权利要求8所述的一种无线振动传感器的频谱重构方法，其特征在于：所述驱动组件(12)包括设于上导风环上的环形滑槽(121)、设于环形滑槽内的第一通槽(122)、可移动设于环形滑槽内的第一滑块(123)、一端固定设于第一滑块上另一端固定设于转盘上的第二固定杆(124)、固定设于上导风环上的滑轨(125)、可移动设于滑轨上的第二滑块(126)、设于第二滑块上的第二通槽(127)、转动设于第一滑块上的第一转轴(128)、等距环形分布且一端转动设于第一转轴上的三个第二转轴(129)、固定设于滑轨上用于驱动第二滑块往复移动的气缸(130)；通过气缸驱动第二滑块沿着滑轨进行往复移动，第二滑块往复移动过程中使第一转轴进行往复转动，使第一转轴上的三个第二转轴沿着第二通槽方向移动，第一转轴边转动边移动，并带动第一滑块位于环形滑槽内往复移动，通过第二固定杆设置，从而带动转盘的往复转动，第一滑块对第一通槽进行密封。
10.根据权利要求6所述的一种无线振动传感器的频谱重构方法，其特征在于：所述密封组件(13)包括设于上导风环上的腔体(131)、等距环形分布可移动设于腔体上的多个活塞(132)、一端固定设于活塞上另一端固定设于腔体底部的第一弹簧(133)、等距环形分布且一端固定设于上导风环上的限位杆(134)、固定设于腔体内的橡胶圈(135)、可移动套设于第一进气管上的密封板(136)、与多个活塞一一对应设于密封板上的多个通孔、设于密封板上的弧形槽(138)、位于密封板上方且固定套设于第一进气管上的固定板(139)、一端固定设于固定板上另一端固定设于密封板上的第二弹簧(140)；第一进气管下移过程中带动固定板和密封板一起下移，活塞穿过通孔，密封板先接触限位杆后，密封板停止下移，第一进气管继续带动固定板下降，第二弹簧被压缩，同时固定板推动活塞下降，腔体内的空间变小对橡胶圈进行挤压，橡胶圈本身膨胀，橡胶圈部分凸起并位于密封板上的弧形槽内，第一进气管与上导风环的密封，第一进气管上移过程中，首先带动固定板上移，通过压缩的第二弹簧设置，密封板停止不动，第一弹簧对活塞复位，即活塞上移，腔体内的空间变大后橡胶圈复位，橡胶圈凸出的部分从弧形槽内移出，第一进气管继续上移最终带动密封板上移。
技术总结