《無線振動傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、2011拄儀表技術(shù)與傳感器2011第10期InstrumentTechniqueandSensorNo．10無線振動傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計李劍，姚金杰(中北大學(xué)電子測試技術(shù)國家重點實驗室，山西太原030051)摘要：介紹了一種適用于振動測試的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，通過該節(jié)點搭建的傳感器網(wǎng)絡(luò)可以檢測材料是否存在缺陷。該節(jié)點的硬件電路以cycloneIII系列FPGA為核心，包括3維振動信號調(diào)理采集單元、1個外部SD卡存儲器、1個2．4G頻段的無線收發(fā)單元、1個傳感器單元和USB—SPI電路以實現(xiàn)無線、有線兩種傳輸方式。實驗結(jié)果表明設(shè)計系統(tǒng)是可行且有效的，將會為MEMS技術(shù)應(yīng)用于振動檢

2、測領(lǐng)域奠定基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：沖擊回波法；振動測試；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中圖分類號：TP212文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1002～1841(2011)10—0076—02DesignofWirelessNondestructiveTestingNetworkNodesLIJian，YAOJin-jie(StateKeyLaboratoryforElectronicTestingTechnology，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Thispaperintroducedakindofsensornetworkno

3、desuitableforvibrationtesting．Thesensornetworkwhichsetupbythenodescandetectmaterialdefects．ThenodesinthehardwarecircuittookCycloneIIIseriesFPGAasthecore，including3Dvibrationsignaldisposalacquisitionmodule，SDcardmemory，2．4GHzwirelesstransceivermodule，asensorunitandUSB—SPIcircuittorealizeth

4、ewirelessandcabletwokindsoftransmission．Experimentalresultsshowthatthissystemisfeasibleandeffee—tive，andcanbeusedforvibrationdetection．Keywords：impact—echo；vibrationtesting；wirelesssensornetworknode0引言沖擊回波法是用直徑為‘p3—20mm的小鋼球沖擊測試物體表面，產(chǎn)生的瞬時脈沖波傳人物體內(nèi)部(設(shè)物體為均勻介質(zhì))，并在內(nèi)部缺陷(孔洞、蜂窩、分層)或彈性模量有差異的界面處反射到結(jié)

5、構(gòu)表面，引起質(zhì)點的振動，繼而通過提取質(zhì)點的振動信息，判斷物體的內(nèi)部缺陷?。沖擊回波法在機件內(nèi)部缺陷檢測、瀝青及水泥路面等板狀體厚度測定、表面開口裂縫深度測定等方面具有極高應(yīng)用價值。目前利用沖擊回波法進(jìn)行無損檢測，多數(shù)采用單點有線方式進(jìn)行檢測，由于回波振動幅度小、方向性強、傳播時徑向干擾圖1系統(tǒng)整體框圖較強，造成檢測過程中存在較大的誤差。線傳輸。針對上述問題，提出利用MEMS三軸加速度計拾取回波信1．1控制單元號并采用多節(jié)點無線方式搭建無線無損檢測系統(tǒng)。利用控制單元采用CycloneIII系列FPGA．此系列是前所未有MEMS三軸加速度計拾取回波振動信號，不僅能夠采集回波的

6、地同時實現(xiàn)低功耗、低成本和高性能的FPGA．文中采用三維加速度信息，更好的提取有用信號，而且基于多節(jié)點的三EP3C10E144CN作為系統(tǒng)的硬件開發(fā)平臺，它具有10320個邏維交叉定位法可以快速計算缺陷的位置。輯單元，414KbitsRAM，1818的硬件乘法器23個，2個鎖相1傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的系統(tǒng)構(gòu)成環(huán)，10個全局時鐘網(wǎng)絡(luò)。利用AVALON總線完成對各個模塊系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，包括：傳感器模塊、信號調(diào)理模塊、的控制J。AD模塊、無線收發(fā)模塊、SD存儲模塊、SPI—USB模塊、FPGA1．2傳感器模塊控制模塊、電源模塊。系統(tǒng)的核心部件為三軸加速計，采用LIS344ALH．

7、重力加為了提高系統(tǒng)的智能化，采用無線、有線兩種方式搭建無速度檢測量程可以在±2g之間或±6g之間選擇，具有低功耗線傳感器網(wǎng)絡(luò)。其中利用無線收發(fā)模塊NRF2401進(jìn)行無線傳模式，通過在三軸輸出端口配置電容以設(shè)置帶寬。圖2為傳感輸；利用SPI—USB模塊，通過USB延長線與上位機相連進(jìn)行有器的電路連接圖?；夭ㄐ盘枌儆诘皖l微弱信號，設(shè)置帶寬為1100Hz，量程為±2g。利用串聯(lián)型精密基準(zhǔn)電壓源基金項目：國家電子測試重點實驗室基金資助項目(9140C1204051010)收稿日期：2011—02—14收修改稿日期：2011—07—10