無(wú)線(xiàn)振動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著機(jī)械設(shè)備的復(fù)雜程度，精密程度及自動(dòng)化程度越來(lái)越高，設(shè)備可靠性、可用性、可維修性和安全性的問(wèn)題日益突出，因此，機(jī)器振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)顯得尤為重要?，F(xiàn)有的機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)普遍采用有線(xiàn)連接的方式，均難以避免布線(xiàn)復(fù)雜，成本高，電纜易于磨損，可維護(hù)性差，缺少靈活性等特點(diǎn)。一個(gè)可選擇的解決思路就是采用新興的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)模式來(lái)構(gòu)建機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
　　在機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)中，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用面臨著很多挑戰(zhàn)。其一，現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)大多

2、數(shù)采用處理器片內(nèi)AD轉(zhuǎn)換器來(lái)采集模擬信號(hào)，其采樣頻率和分辨率偏低。其二，在機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)中，較高的采樣頻率和分辨率必然產(chǎn)生大量的振動(dòng)數(shù)據(jù)，而現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)普遍采用片內(nèi)RAM，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量十分有限。其三，受制于射頻芯片硬件和無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議的限制，現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)通信速率有限，導(dǎo)致大量的振動(dòng)數(shù)據(jù)無(wú)法及時(shí)傳送出去。
　　針對(duì)以上問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種高性能無(wú)線(xiàn)振動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)采用了16位AD轉(zhuǎn)換器和SD卡，并采用了振動(dòng)信號(hào)片上處理的方

3、法，在節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字FIR低通濾波器和FFT變換，只傳輸FFT幅值譜響應(yīng)的峰峰值，極大地壓縮了數(shù)據(jù)，初步解決了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)中所遇到的采樣頻率和分辨率偏低、儲(chǔ)存容量和無(wú)線(xiàn)通信速率有限的難題。
　　以片上處理為切入點(diǎn)，分析了各種片上處理的實(shí)現(xiàn)方案，確定了采用單塊FPGA芯片，并植入NIOSII軟核的設(shè)計(jì)方案。該方案將AD轉(zhuǎn)換器的控制，數(shù)字FIR濾波器和FFT變換等用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，大大提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。隨后，給出了無(wú)