機械測試多參量無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點設計.pdf

1、基于有線連接的機械設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)存在部署成本高、可維護性差、缺少機動靈活性等缺點，特別是在密封環(huán)境、機械旋轉環(huán)境下有線連接方式難以實現(xiàn)，國內(nèi)外已開始著手研究基于無線傳感器網(wǎng)絡的機械設備狀態(tài)監(jiān)測方法。目前能用于機械測試的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點所采集的參量單一，采樣頻率偏低，對于反映機械設備性能的高頻機械振動信號還難以很好獲取，而無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點晶振漂移、任務沖突導致高頻采集下采樣頻率精度降低的問題更加突出，應用環(huán)境中的電磁干擾、節(jié)點電源噪

2、聲、調理電路紋波等降低了A/D轉換幅值精度，多參量高頻采集導致的大量測試數(shù)據(jù)使得節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸成為瓶頸。
　　本文以高性能32位微控制器STM32F103與低功耗無線射頻芯片CC2530搭建雙核心處理器構架，搭配24位分辨率的4通道A/D，實現(xiàn)了具備多參量信號輸入的高頻采集，并對數(shù)據(jù)采集的幅值精度和頻率精度影響因素進行分析；針對數(shù)字電路和模擬電路的相互串擾問題，設計多路電源管理方案，有效降低模擬電源噪聲；針對IEPE傳感器驅動設計動

3、態(tài)激勵電壓和自抑制電源噪聲恒流源，實現(xiàn)高精度恒流驅動的同時動態(tài)調激勵電壓，降低節(jié)點功耗；設計通帶平穩(wěn)的低通濾波調理電路和差分信號轉換，提高信號的幅值精度；采用獨立高精度時鐘源驅動24位A/D采集，減小采樣間隔的抖動和時鐘漂移，提高高頻信號采集的頻率精度。機械測試多參量無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點軟件設計。以大量數(shù)據(jù)高效傳輸為目的，規(guī)范串口通信和無線通信的數(shù)據(jù)格式，提高傳輸效率和可維護性；選擇適用于機械測試大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇貥渚W(wǎng)絡，并實現(xiàn)具有異常處理

4、能力的網(wǎng)絡自組織；通過采集參數(shù)配置，以大容量Micro SD卡作為數(shù)據(jù)緩存，實現(xiàn)包含配置信息的數(shù)據(jù)采集與存儲；數(shù)據(jù)傳輸時根據(jù)通道參數(shù)配置選擇是否進行抽樣，最大程度提高有效數(shù)據(jù)量，并設計雙緩沖機制提高傳輸效率，實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的高效傳輸。機械測試多參量無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)設計。設計了上位機軟件，實現(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械測試多參量無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)，該系統(tǒng)的性能測試和應用表明所研發(fā)的機械測試多參量無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)的有