發(fā)布時(shí)間：2020-06-04 10:36

【摘要】：機(jī)械振動(dòng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有分布式、自組織、動(dòng)態(tài)性強(qiáng)、部署靈活方便等特點(diǎn),在機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。機(jī)械設(shè)備振動(dòng)信號(hào)具有信號(hào)微弱、頻率范圍分布廣以及常需多測(cè)點(diǎn)同步采集的特點(diǎn),機(jī)械振動(dòng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集節(jié)點(diǎn)不僅要具有高采集精度和高采樣頻率,各節(jié)點(diǎn)間高精度同步采集也是一個(gè)重要指標(biāo)。在高采集精度和高采樣頻率下,對(duì)同步采集精度要求更高,實(shí)現(xiàn)更困難。論文在滿足機(jī)械振動(dòng)信號(hào)高精度采集、高頻采集的前提下,研究如何提高同步采集精度,具體工作如下:高精度高頻采集的機(jī)械振動(dòng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步采集節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了雙核心處理器架構(gòu),避免了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)任務(wù)與數(shù)據(jù)采集任務(wù)的相互耦合,實(shí)現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)高頻采集;設(shè)計(jì)了同步信息低時(shí)延傳輸?shù)挠布鐚与娐?為高精度同步采集提供精準(zhǔn)時(shí)間基準(zhǔn);設(shè)計(jì)了混合供電的多路電源管理方案和電源噪聲自抑制的IEPE傳感器驅(qū)動(dòng),兼顧數(shù)字電路電源轉(zhuǎn)換效率與模擬電路電源供電質(zhì)量,同時(shí)兼容高靈敏度、寬測(cè)量頻率范圍以及低噪聲密度的IEPE加速度傳感器;設(shè)計(jì)了截止頻率動(dòng)態(tài)可調(diào)的抗混疊低通濾波器和信號(hào)差分化電路,有效濾除高頻噪聲和抑制共模干擾;采用連續(xù)高頻采樣時(shí)鐘的24 bits SAR ADC,在保證模數(shù)轉(zhuǎn)換精度的前提下,兼顧節(jié)點(diǎn)功耗和同步采集方法對(duì)處理器的性能要求;設(shè)計(jì)了高速數(shù)據(jù)存取電路,為大量振動(dòng)數(shù)據(jù)提供可靠緩存;通過上述硬件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了同步采集節(jié)點(diǎn)高精度高頻采集機(jī)械振動(dòng)信號(hào)同時(shí)為同步采集提供了可靠的硬件平臺(tái)。研究了機(jī)械振動(dòng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步累積誤差抑制方法,設(shè)計(jì)了同步采集節(jié)點(diǎn)核心1的軟件程序。針對(duì)連續(xù)高頻采樣時(shí)鐘的高精度ADC,分析同步累積誤差產(chǎn)生原因,提出了基于晶振偏移補(bǔ)償?shù)耐嚼鄯e誤差抑制方法,解決各采集節(jié)點(diǎn)在采集過程中同步誤差隨時(shí)間不斷累積的問題;設(shè)計(jì)了處理器核心1的主程序流程,實(shí)時(shí)調(diào)度相應(yīng)任務(wù);設(shè)計(jì)了采用多緩存機(jī)制的可靠數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法和數(shù)據(jù)發(fā)送軟件,保證大量振動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸?shù)目煽啃�。機(jī)械振動(dòng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成。介紹了機(jī)械振動(dòng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體架構(gòu);完成了網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、采集節(jié)點(diǎn)及振動(dòng)加速度傳感器硬件集成;介紹了上位機(jī)監(jiān)測(cè)管理軟件主要功能模塊與用戶界面;最后,進(jìn)行了模態(tài)參數(shù)識(shí)別應(yīng)用試驗(yàn),結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的機(jī)械振動(dòng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步采集節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度高頻同步采集機(jī)械振動(dòng)信號(hào)。
【圖文】：

1 緒論據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)發(fā)送軟件；最后，完成了機(jī)械振動(dòng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成并進(jìn)行了應(yīng)用試驗(yàn)，表明本文設(shè)計(jì)的機(jī)械振動(dòng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步采集節(jié)點(diǎn)在滿足高精度采集和高頻采集振動(dòng)信號(hào)前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度同步采集，可應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)。論文的主要工作與內(nèi)容安排如圖 1.1 所示。

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文2.2 同步采集節(jié)點(diǎn)總體設(shè)計(jì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要滿足高精度振動(dòng)信號(hào)采集、高采樣頻率、高精度同步采集的要求，本文設(shè)計(jì)的機(jī)械振動(dòng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步采集節(jié)點(diǎn)的總體架構(gòu)如圖 2.1 所示。同步采集節(jié)點(diǎn)的硬件部分由雙核心處理器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、多路電源管理模塊等五個(gè)個(gè)模塊單元組成；同步采集節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)核心分別運(yùn)行各自的軟件程序，核心 1 主要主要負(fù)責(zé)同步信息處理、同步采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、串口收發(fā)、命令解析以及電源管理等任務(wù)，，核心 2 主要負(fù)責(zé)協(xié)議棧運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)自組織、鏈路質(zhì)量檢測(cè)、數(shù)據(jù)無線收發(fā)和命令轉(zhuǎn)發(fā)等任務(wù)。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH113.1;TP212.9;TN929.5

【參考文獻(xiàn)】

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1 黃慶卿;湯寶平;鄧?yán)?劉自然;;機(jī)械振動(dòng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層同步采集方法[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2014年05期

2 裴勇;湯寶平;鄧?yán)?肖鑫;;基于信標(biāo)時(shí)序補(bǔ)償?shù)臋C(jī)械振動(dòng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步觸發(fā)方法[J];振動(dòng)與沖擊;2014年03期

3 蔡巍巍;湯寶平;黃慶卿;;面向機(jī)械振動(dòng)信號(hào)采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[J];振動(dòng)與沖擊;2013年01期

4 王洋;袁慎芳;董晨華;吳鍵;;一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分布式連續(xù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的同步方法[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年01期

5 湯寶平;賀超;曹小佳;;面向機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[J];振動(dòng).測(cè)試與診斷;2010年04期

本文編號(hào)：2696255