針對道路、橋梁監(jiān)測以及礦洞B爆破等工程中對微振動信號的監(jiān)測需求,設(shè)計了一種以24 b高精度ADC—AD7779進行數(shù)字采樣,以STM32F405為處理器制成測試節(jié)點系統(tǒng),從而建立了無線通訊的高精度無線傳感網(wǎng)絡(luò)微振動信號采集系統(tǒng),利用AD7779的可編程放大器功能及SINC3濾波功能實現(xiàn)對微弱振動的高精度采集,實現(xiàn)對幅值為100 μg的微振動信號的采集. 

【文章來源】：測試技術(shù)學(xué)報. 2019,33(05)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖１微振動采集系統(tǒng)總體圖Ｆｉｇ．１Ｔｏｔａｌｍａｐｏｆｍｉｃｒｏ－ｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｏｌｌｅｃｔｓｙｓｔｅｍ

處理控制中心無線通訊，受控制中心統(tǒng)一控制，在需要查看數(shù)據(jù)時，各節(jié)點將自身存儲的振動數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)橋上傳至數(shù)據(jù)控制中心，實現(xiàn)對振動信號的提取與檢測，通過不同位置的節(jié)點采集振動信號的特點，實現(xiàn)對區(qū)域的監(jiān)測，采集系統(tǒng)如圖１所示．通過系統(tǒng)的總體構(gòu)成可以看到，負責(zé)采集微振動信號的部分為傳感節(jié)點．圖１微振動采集系統(tǒng)總體圖Ｆｉｇ．１Ｔｏｔａｌｍａｐｏｆｍｉｃｒｏ－ｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｏｌｌｅｃｔｓｙｓｔｅｍ１．２傳感節(jié)點設(shè)計傳感節(jié)點的結(jié)構(gòu)如圖２所示．傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點負責(zé)采集監(jiān)控區(qū)域的振動波，將其轉(zhuǎn)換為模擬電壓進而通過外部ＡＤＣ轉(zhuǎn)換為數(shù)字量進行存儲以及上傳，根據(jù)其功能將傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分為３部分：采集部分、數(shù)模轉(zhuǎn)換部分以及無線通訊部分．圖２傳感節(jié)點結(jié)構(gòu)框圖Ｆｉｇ．２Ｓｅｎｓｏｒａｎｃｈｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍ要實現(xiàn)對振動波進行高精度的采集并進行合理分析需要從前兩個部分即采集精度及轉(zhuǎn)換精度０７３測試技術(shù)學(xué)報２０１９年第５期

小于３００Ｈｚ，因此將濾波器的濾波頻率調(diào)整到３００Ｈｚ，在進行數(shù)字轉(zhuǎn)換前的最后一個環(huán)節(jié)進行濾波，從而保證轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量結(jié)果所含噪聲量少，從而提高有效信號即微振動信號所占比例，保證對微振動的高精度采集．ＳＩＮＣ３濾波頻率與ＡＤ７７７９的主時鐘頻率相關(guān)，ＡＤ７７７９的主時鐘頻率為８ＭＨｚ，而根據(jù)ＡＤ７７７９的數(shù)據(jù)手冊，主時鐘頻率必須為ＳＩＮＣ３濾波器截止頻率的整數(shù)倍，因此將截止頻率設(shè)置為２００Ｈｚ，濾波器的頻率響應(yīng)如圖４所示．圖４ＡＤ７７７９內(nèi)ＳＩＮＣ３濾波器頻率響應(yīng)圖Ｆｉｇ．４ＡＤ７７７９’ｓＳＩＮＣ３ｆｉｌｔｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｓｐｏｎｓｅｇｒａｐｈ對相應(yīng)寄存器進行設(shè)置，配置ＡＤ７７７９樣本抽取率即可控制ＳＩＮＣ３的陷波頻率，將濾波頻率設(shè)置為２００Ｈｚ．３實驗驗證首先，通過電路優(yōu)化并使用ＡＤ７７７９內(nèi)部放大器及濾波器實現(xiàn)對信號的自適應(yīng)放大和濾波的微振動進行直流信號的采集，并對采集結(jié)果的精度進行分析；隨后，采集正弦信號以驗證采集系統(tǒng)的采集頻率的穩(wěn)定性；最后，通過采集人走動引起的振動波驗證系統(tǒng)能夠采集微振動信號，實現(xiàn)預(yù)期功能．３．１數(shù)字采集精度測試實驗首先驗證ＳＩＮＣ３濾波及自適應(yīng)放大效果，在使用自適應(yīng)放大及ＳＩＮＣ３濾波前后分別對直流電壓進行采集，為了保證采集的模擬信號的穩(wěn)定性，使用信號發(fā)生器作為直流信號將輸出與采集通道相連，并對采集結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理，得到對數(shù)字采集系統(tǒng)電路改進前后的采集結(jié)果的均值與標準差，如表１所示．表１直流電壓采集

【參考文獻】：
期刊論文
[1]微弱信號檢測與數(shù)據(jù)采集技術(shù)研究[J]. 李海.  電子測試. 2018(19)
[2]基于FPGA和DSP的高精度采集器的設(shè)計[J]. 張海丹,鮑虎.  北京印刷學(xué)院學(xué)報. 2018(03)
[3]無線量測系統(tǒng)在大當量靜爆測試中的應(yīng)用[J]. 郭士旭,陳晉央,周會娟,余尚江.  中國測試. 2016(10)
[4]基于嵌入式的低頻微弱信號檢測系統(tǒng)研究[J]. 王江峰.  中國西部科技. 2015(07)
[5]基于后置帶通濾波的中頻信號A/D變換精度提高方法[J]. 陳媛,馬曼麗,殷勤業(yè).  數(shù)據(jù)采集與處理. 2015(03)
[6]海底管道缺陷漏磁檢測器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研發(fā)[J]. 劉群,黃松嶺,趙偉,陳俊杰.  中國測試. 2015(01)
[7]基于隨機共振和人工魚群算法的微弱信號智能檢測系統(tǒng)[J]. 朱維娜,林敏.  儀器儀表學(xué)報. 2013(11)

碩士論文
[1]微弱信號的測量以及輸入板的設(shè)計[D]. 雷冬閣.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015



本文編號：3454944