無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor networks,WSNs)因具有機(jī)動靈活、部署方便等優(yōu)點(diǎn),已開始應(yīng)用于機(jī)械振動監(jiān)測領(lǐng)域。在機(jī)械振動監(jiān)測應(yīng)用中,各WSNs節(jié)點(diǎn)的振動信號同步采集精度高低會直接影響到振動信號分析處理結(jié)果的好環(huán),如試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析中各個測點(diǎn)的振動數(shù)據(jù)獲取的時間差會導(dǎo)致嚴(yán)重的相位誤差,這就要求各個采集節(jié)點(diǎn)必須能夠保證振動信號的同步采集。機(jī)械振動監(jiān)測采樣頻率高,對節(jié)點(diǎn)間同步采集精度要求更高。但是作為分布式系統(tǒng),由于物理上的分散性,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無法為彼此間相互獨(dú)立的各個采集節(jié)點(diǎn)提供統(tǒng)一的全局時鐘,也不能像有線監(jiān)測系統(tǒng)那樣采用多通道同步采樣保持器對各個傳感器振動信號進(jìn)行同步采集,只能通過各個節(jié)點(diǎn)各自維護(hù)的本地時鐘來控制采集,很難保證同步采集。機(jī)械振動監(jiān)測中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的同步采集精度不高的主要原因有時鐘同步精度低、采樣觸發(fā)空間抖動、同步采集時間抖動、同步誤差隨多跳累積以及同步精度易受溫度等環(huán)境因素影響。上述問題是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)高精度同步采集機(jī)械振動信號亟需解決的關(guān)鍵問題。而本論文針對以上關(guān)鍵問題,深入研究了機(jī)械振動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步采集方法,具體研究內(nèi)容如下:...

【文章頁數(shù)】：133 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 課題背景和研究意義
    1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步采集研究現(xiàn)狀
        1.3.1 工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步采集方法研究現(xiàn)狀
    1.4 機(jī)械振動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同步采集存在的難題和關(guān)鍵問題
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
2 信標(biāo)傳輸偏移補(bǔ)償?shù)亩嗵鐚油讲杉臻g抖動控制方法
    2.1 引言
    2.2 機(jī)械振動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)空間抖動控制機(jī)理分析
    2.3 硬件跨層設(shè)計(jì)
    2.4 搶占式集中關(guān)聯(lián)分配的簇樹網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)時序分配方法
    2.5 信標(biāo)傳輸偏移補(bǔ)償?shù)亩嗵W(wǎng)絡(luò)跨層同步觸發(fā)方法
        2.5.1 信標(biāo)傳輸環(huán)節(jié)延時分析
        2.5.2 基于關(guān)鍵同步信息跨層捕獲的路由退避偏移補(bǔ)償方法
        2.5.3 機(jī)械振動無線傳感器多跳網(wǎng)絡(luò)同步觸發(fā)
    2.6 性能驗(yàn)證與分析
    2.7 本章小結(jié)
3 同步信息跨層實(shí)時跟蹤無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時間抖動抑制方法
    3.1 引言
    3.2 晶振頻率偏移動態(tài)補(bǔ)償方法對采樣精度影響分析
        3.2.1 采樣間隔抖動引入誤差上限分析
        3.2.2 采樣間隔抖動分布對信號采樣的影響分析
        3.2.3 晶振頻率偏移動態(tài)補(bǔ)償對信號采樣的影響
    3.3 跨層同步采集誤差累積機(jī)理分析
    3.4 同步信息跨層實(shí)時跟蹤方法架構(gòu)
    3.5 跨層同步采集累積誤差控制
        3.5.1 基于卡爾曼濾波的晶振頻率偏移計(jì)算方法
        3.5.2 同步采集累積誤差動態(tài)校準(zhǔn)
    3.6 模數(shù)轉(zhuǎn)換器同步采集接口設(shè)計(jì)
    3.7 性能驗(yàn)證與分析
    3.8 本章小結(jié)
4 機(jī)械振動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層同步采集多跳累積誤差抑制
    4.1 引言
    4.2 多跳同步誤差累積機(jī)理分析
    4.3 多跳同步累積誤差抑制方法架構(gòu)
    4.4 基于回歸分析的同步信息隨機(jī)抖動抑制方法
        4.4.1 最小二乘多跳同步時鐘隨機(jī)抖動抑制方法
        4.4.2 路由器退避時間計(jì)算誤差校準(zhǔn)方法
        4.4.3 同步采集
    4.5 性能驗(yàn)證與分析
    4.6 本章小結(jié)
5 機(jī)械振動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層同步采集晶振漂移補(bǔ)償方法
    5.1 引言
    5.2 晶振頻率漂移特性研究
    5.3 多級分層的晶振漂移補(bǔ)償時鐘架構(gòu)
    5.4 基于晶振頻率溫度曲線的最小二乘晶振溫漂校準(zhǔn)
        5.4.1 溫度補(bǔ)償?shù)淖钚《司д耦l差測量方法
        5.4.2 最小二乘晶振溫漂補(bǔ)償方法
    5.5 變周期模糊PID控制的晶振殘余漂移抑制
        5.5.1 變同步周期報(bào)警判據(jù)
        5.5.2 模糊PID控制的晶振隨機(jī)漂移抑制
    5.6 實(shí)驗(yàn)與分析
    5.7 本章小結(jié)
6 機(jī)械振動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    6.1 引言
    6.2 機(jī)械振動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成
        6.2.1 硬件跨層設(shè)計(jì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集節(jié)點(diǎn)
        6.2.2 網(wǎng)關(guān)及路由節(jié)點(diǎn)
        6.2.3 上位機(jī)監(jiān)測管理軟件
    6.3 鋼材框架結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別
    6.4 旋轉(zhuǎn)機(jī)械階次跟蹤
        6.4.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)階次跟蹤方法架構(gòu)
        6.4.2 轉(zhuǎn)速脈沖實(shí)時跟蹤的鍵相信號采集節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
        6.4.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層階次跟蹤方法
        6.4.4 階次跟蹤實(shí)驗(yàn)
    6.5 本章小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
        7.1.1 全文總結(jié)
        7.1.2 主要創(chuàng)新點(diǎn)
    7.2 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A.作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文與取得的科研成果目錄
    B.作者在攻讀博士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目



本文編號：3850796