本文關(guān)鍵詞：機(jī)械測(cè)試多參量無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

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【摘要】：基于有線連接的機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在部署成本高、可維護(hù)性差、缺少機(jī)動(dòng)靈活性等缺點(diǎn),特別是在密封環(huán)境、機(jī)械旋轉(zhuǎn)環(huán)境下有線連接方式難以實(shí)現(xiàn),國(guó)內(nèi)外已開(kāi)始著手研究基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法。目前能用于機(jī)械測(cè)試的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)所采集的參量單一,采樣頻率偏低,對(duì)于反映機(jī)械設(shè)備性能的高頻機(jī)械振動(dòng)信號(hào)還難以很好獲取,而無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)晶振漂移、任務(wù)沖突導(dǎo)致高頻采集下采樣頻率精度降低的問(wèn)題更加突出,應(yīng)用環(huán)境中的電磁干擾、節(jié)點(diǎn)電源噪聲、調(diào)理電路紋波等降低了A/D轉(zhuǎn)換幅值精度,多參量高頻采集導(dǎo)致的大量測(cè)試數(shù)據(jù)使得節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸成為瓶頸。針對(duì)以上問(wèn)題,本文的主要工作如下:機(jī)械測(cè)試多參量無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)。論文以高性能32位微控制器STM32F103與低功耗無(wú)線射頻芯片CC2530搭建雙核心處理器構(gòu)架,搭配24位分辨率的4通道A/D,實(shí)現(xiàn)了具備多參量信號(hào)輸入的高頻采集,并對(duì)數(shù)據(jù)采集的幅值精度和頻率精度影響因素進(jìn)行分析;針對(duì)數(shù)字電路和模擬電路的相互串?dāng)_問(wèn)題,設(shè)計(jì)多路電源管理方案,有效降低模擬電源噪聲;針對(duì)IEPE傳感器驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)激勵(lì)電壓和自抑制電源噪聲恒流源,實(shí)現(xiàn)高精度恒流驅(qū)動(dòng)的同時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)激勵(lì)電壓,降低節(jié)點(diǎn)功耗;設(shè)計(jì)通帶平穩(wěn)的低通濾波調(diào)理電路和差分信號(hào)轉(zhuǎn)換,提高信號(hào)的幅值精度;采用獨(dú)立高精度時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)24位A/D采集,減小采樣間隔的抖動(dòng)和時(shí)鐘漂移,提高高頻信號(hào)采集的頻率精度。機(jī)械測(cè)試多參量無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)。論文以大量數(shù)據(jù)高效傳輸為目的,規(guī)范串口通信和無(wú)線通信的數(shù)據(jù)格式,提高傳輸效率和可維護(hù)性;選擇適用于機(jī)械測(cè)試大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇貥?shù)網(wǎng)絡(luò),并實(shí)現(xiàn)具有異常處理能力的網(wǎng)絡(luò)自組織;通過(guò)采集參數(shù)配置,以大容量Micro SD卡作為數(shù)據(jù)緩存,實(shí)現(xiàn)包含配置信息的數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ);數(shù)據(jù)傳輸時(shí)根據(jù)通道參數(shù)配置選擇是否進(jìn)行抽樣,最大程度提高有效數(shù)據(jù)量,并設(shè)計(jì)雙緩沖機(jī)制提高傳輸效率,實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的高效傳輸。機(jī)械測(cè)試多參量無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了上位機(jī)軟件,實(shí)現(xiàn)了集高精度數(shù)據(jù)采集和大量數(shù)據(jù)高效傳輸于一體的機(jī)械測(cè)試多參量無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),該系統(tǒng)的性能測(cè)試和應(yīng)用表明所研發(fā)的機(jī)械測(cè)試多參量無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的有效性。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)械測(cè)試 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 高精度數(shù)據(jù)采集 多參量 高效傳輸
【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】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.5;TP212.9;TH17
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 課題來(lái)源8
• 1.2 課題背景及研究意義8-10
• 1.3 機(jī)械測(cè)試無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.4 論文的主要工作和內(nèi)容安排11-14
• 2 多參量無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)高精度數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)計(jì)14-38
• 2.1 節(jié)點(diǎn)總體設(shè)計(jì)14-19
• 2.1.1 雙核心高頻數(shù)據(jù)采集構(gòu)架14-15
• 2.1.2 多參量信號(hào)采集15-16
• 2.1.3 數(shù)據(jù)采集精度影響因素16-19
• 2.2 多路電源管理19-23
• 2.2.1 高效率數(shù)字電源20-21
• 2.2.2 低噪聲模擬電源21-22
• 2.2.3 電池電壓監(jiān)測(cè)22-23
• 2.3 自抑制電源噪聲IEPE傳感器驅(qū)動(dòng)23-27
• 2.3.1 動(dòng)態(tài)激勵(lì)電壓23-24
• 2.3.2 自抑制電源噪聲恒流源24-27
• 2.4 多參量信號(hào)調(diào)理電路27-31
• 2.4.1 通帶平穩(wěn)的濾波電路設(shè)計(jì)27-30
• 2.4.2 信號(hào)差分化30-31
• 2.5 高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換31-33
• 2.6 多參量無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采集精度測(cè)試33-36
• 2.6.1 噪聲測(cè)試34
• 2.6.2 頻率精度測(cè)試34-35
• 2.6.3 幅值精度測(cè)試35-36
• 2.7 本章小結(jié)36-38
• 3 多參量無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)38-56
• 3.1 通信協(xié)議格式規(guī)范38-42
• 3.1.1 串口通信數(shù)據(jù)格式規(guī)范38-41
• 3.1.2 無(wú)線通信數(shù)據(jù)格式規(guī)范41-42
• 3.2 自組織網(wǎng)絡(luò)組建42-45
• 3.2.1 網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型選擇42-44
• 3.2.2 網(wǎng)絡(luò)組建過(guò)程及異常處理44-45
• 3.3 節(jié)點(diǎn)多參量數(shù)據(jù)采集過(guò)程45-51
• 3.3.1 采集參數(shù)配置46-47
• 3.3.2 同步采集觸發(fā)47-48
• 3.3.3 數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)時(shí)序48-51
• 3.4 多參量數(shù)據(jù)高效傳輸方法51-53
• 3.4.1 低頻信號(hào)抽樣51
• 3.4.2 雙緩沖傳輸機(jī)制51-53
• 3.5 多參量數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試53-55
• 3.5.1 雙緩沖數(shù)據(jù)傳輸速率測(cè)試53-54
• 3.5.2 低頻信號(hào)抽樣數(shù)據(jù)傳輸速率測(cè)試54-55
• 3.6 本章小結(jié)55-56
• 4 機(jī)械測(cè)試多參量無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成56-68
• 4.1 系統(tǒng)構(gòu)架56-59
• 4.2 上位機(jī)軟件主要模塊59-62
• 4.2.1 軟件功能設(shè)計(jì)59-60
• 4.2.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置功能模塊60-61
• 4.2.3 采集設(shè)置功能模塊61-62
• 4.3 實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證62-67
• 4.3.1 機(jī)械參量采集對(duì)比實(shí)驗(yàn)62-65
• 4.3.2 實(shí)際應(yīng)用實(shí)驗(yàn)65-67
• 4.4 本章小結(jié)67-68
• 5 總結(jié)與展望68-70
• 5.1 本文工作總結(jié)及主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)68
• 5.2 后續(xù)研究展望68-70
• 致謝70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 附錄76
• A．作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文76
• B．作者在攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目76

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本文編號(hào)：613850