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基于晶振偏移補償?shù)臋C械振動無線傳感器網(wǎng)絡同步采集節(jié)點設(shè)計

發(fā)布時間:2020-06-04 10:36
【摘要】:機械振動無線傳感器網(wǎng)絡具有分布式、自組織、動態(tài)性強、部署靈活方便等特點,在機械振動監(jiān)測領(lǐng)域有著巨大的應用潛力。機械設(shè)備振動信號具有信號微弱、頻率范圍分布廣以及常需多測點同步采集的特點,機械振動無線傳感器網(wǎng)絡采集節(jié)點不僅要具有高采集精度和高采樣頻率,各節(jié)點間高精度同步采集也是一個重要指標。在高采集精度和高采樣頻率下,對同步采集精度要求更高,實現(xiàn)更困難。論文在滿足機械振動信號高精度采集、高頻采集的前提下,研究如何提高同步采集精度,具體工作如下:高精度高頻采集的機械振動無線傳感器網(wǎng)絡同步采集節(jié)點硬件設(shè)計。設(shè)計了雙核心處理器架構(gòu),避免了網(wǎng)絡維護任務與數(shù)據(jù)采集任務的相互耦合,實現(xiàn)機械振動信號高頻采集;設(shè)計了同步信息低時延傳輸?shù)挠布鐚与娐?為高精度同步采集提供精準時間基準;設(shè)計了混合供電的多路電源管理方案和電源噪聲自抑制的IEPE傳感器驅(qū)動,兼顧數(shù)字電路電源轉(zhuǎn)換效率與模擬電路電源供電質(zhì)量,同時兼容高靈敏度、寬測量頻率范圍以及低噪聲密度的IEPE加速度傳感器;設(shè)計了截止頻率動態(tài)可調(diào)的抗混疊低通濾波器和信號差分化電路,有效濾除高頻噪聲和抑制共模干擾;采用連續(xù)高頻采樣時鐘的24 bits SAR ADC,在保證模數(shù)轉(zhuǎn)換精度的前提下,兼顧節(jié)點功耗和同步采集方法對處理器的性能要求;設(shè)計了高速數(shù)據(jù)存取電路,為大量振動數(shù)據(jù)提供可靠緩存;通過上述硬件設(shè)計,實現(xiàn)了同步采集節(jié)點高精度高頻采集機械振動信號同時為同步采集提供了可靠的硬件平臺。研究了機械振動無線傳感器網(wǎng)絡同步累積誤差抑制方法,設(shè)計了同步采集節(jié)點核心1的軟件程序。針對連續(xù)高頻采樣時鐘的高精度ADC,分析同步累積誤差產(chǎn)生原因,提出了基于晶振偏移補償?shù)耐嚼鄯e誤差抑制方法,解決各采集節(jié)點在采集過程中同步誤差隨時間不斷累積的問題;設(shè)計了處理器核心1的主程序流程,實時調(diào)度相應任務;設(shè)計了采用多緩存機制的可靠數(shù)據(jù)存儲方法和數(shù)據(jù)發(fā)送軟件,保證大量振動數(shù)據(jù)存儲與傳輸?shù)目煽啃。機械振動無線傳感器網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)集成。介紹了機械振動無線傳感器網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)的總體架構(gòu);完成了網(wǎng)關(guān)節(jié)點、路由節(jié)點、采集節(jié)點及振動加速度傳感器硬件集成;介紹了上位機監(jiān)測管理軟件主要功能模塊與用戶界面;最后,進行了模態(tài)參數(shù)識別應用試驗,結(jié)果表明本文設(shè)計的機械振動無線傳感器網(wǎng)絡同步采集節(jié)點能夠?qū)崿F(xiàn)高精度高頻同步采集機械振動信號。
【圖文】:

緒論,主要工作,論文,無線傳感器網(wǎng)絡


1 緒論據(jù)存儲與數(shù)據(jù)發(fā)送軟件;最后,完成了機械振動無線傳感器網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)集成并進行了應用試驗,表明本文設(shè)計的機械振動無線傳感器網(wǎng)絡同步采集節(jié)點在滿足高精度采集和高頻采集振動信號前提下,能夠?qū)崿F(xiàn)高精度同步采集,可應用于機械設(shè)備振動監(jiān)測。論文的主要工作與內(nèi)容安排如圖 1.1 所示。

同步采集,無線傳感器網(wǎng)絡,機械振動,節(jié)點


重慶大學碩士學位論文2.2 同步采集節(jié)點總體設(shè)計無線傳感器網(wǎng)絡應用于機械振動監(jiān)測系統(tǒng)需要滿足高精度振動信號采集、高采樣頻率、高精度同步采集的要求,本文設(shè)計的機械振動無線傳感器網(wǎng)絡同步采集節(jié)點的總體架構(gòu)如圖 2.1 所示。同步采集節(jié)點的硬件部分由雙核心處理器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、多路電源管理模塊等五個個模塊單元組成;同步采集節(jié)點的兩個核心分別運行各自的軟件程序,核心 1 主要主要負責同步信息處理、同步采集、數(shù)據(jù)存儲、串口收發(fā)、命令解析以及電源管理等任務,,核心 2 主要負責協(xié)議棧運行、網(wǎng)絡自組織、鏈路質(zhì)量檢測、數(shù)據(jù)無線收發(fā)和命令轉(zhuǎn)發(fā)等任務。
【學位授予單位】:重慶大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2018
【分類號】:TH113.1;TP212.9;TN929.5

【參考文獻】

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2 裴勇;湯寶平;鄧蕾;肖鑫;;基于信標時序補償?shù)臋C械振動無線傳感器網(wǎng)絡同步觸發(fā)方法[J];振動與沖擊;2014年03期

3 蔡巍巍;湯寶平;黃慶卿;;面向機械振動信號采集的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點設(shè)計[J];振動與沖擊;2013年01期

4 王洋;袁慎芳;董晨華;吳鍵;;一種無線傳感器網(wǎng)絡分布式連續(xù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的同步方法[J];東南大學學報(自然科學版);2011年01期

5 湯寶平;賀超;曹小佳;;面向機械振動監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)[J];振動.測試與診斷;2010年04期



本文編號:2696255

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