無線振動傳感器節(jié)點關鍵技術研究.pdf

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