無線振動傳感器節(jié)點關鍵技術研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著機械設備的復雜程度,精密程度及自動化程度越來越高,設備可靠性、可用性、可維修性和安全性的問題日益突出,因此,機器振動監(jiān)測技術顯得尤為重要?,F(xiàn)有的機械振動監(jiān)測系統(tǒng)普遍采用有線連接的方式,均難以避免布線復雜,成本高,電纜易于磨損,可維護性差,缺少靈活性等特點。一個可選擇的解決思路就是采用新興的無線傳感器網(wǎng)絡監(jiān)測模式來構建機械振動監(jiān)測系統(tǒng)。
  在機械振動監(jiān)測中,無線傳感器網(wǎng)絡的應用面臨著很多挑戰(zhàn)。其一,現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點大多

2、數(shù)采用處理器片內AD轉換器來采集模擬信號,其采樣頻率和分辨率偏低。其二,在機械振動監(jiān)測中,較高的采樣頻率和分辨率必然產(chǎn)生大量的振動數(shù)據(jù),而現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點普遍采用片內RAM,數(shù)據(jù)存儲容量十分有限。其三,受制于射頻芯片硬件和無線通信協(xié)議的限制,現(xiàn)有的無線通信速率有限,導致大量的振動數(shù)據(jù)無法及時傳送出去。
  針對以上問題,本文設計了一種高性能無線振動傳感器節(jié)點。節(jié)點采用了16位AD轉換器和SD卡,并采用了振動信號片上處理的方

3、法,在節(jié)點上實現(xiàn)數(shù)字FIR低通濾波器和FFT變換,只傳輸FFT幅值譜響應的峰峰值,極大地壓縮了數(shù)據(jù),初步解決了無線傳感器網(wǎng)絡應用于機械振動監(jiān)測中所遇到的采樣頻率和分辨率偏低、儲存容量和無線通信速率有限的難題。
  以片上處理為切入點,分析了各種片上處理的實現(xiàn)方案,確定了采用單塊FPGA芯片,并植入NIOSII軟核的設計方案。該方案將AD轉換器的控制,數(shù)字FIR濾波器和FFT變換等用硬件來實現(xiàn),大大提高了系統(tǒng)的實時性。隨后,給出了無

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