低功耗無線應(yīng)變傳感器的研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著人們對(duì)結(jié)構(gòu)安全性重視程度的提高以及各種監(jiān)測(cè)、檢測(cè)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)成為土木工程結(jié)構(gòu)研究中的重要方向。無線傳感器由于其小型化、集成化、低維修費(fèi)用、少安裝時(shí)間等特點(diǎn)而成為近年來結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)。 本文在充分研究傳感技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、無線通信技術(shù)知識(shí)上，針對(duì)傳統(tǒng)應(yīng)變采集設(shè)備體積較大、布線長、要求使用導(dǎo)線精度高等問題，設(shè)計(jì)了用于局部性態(tài)監(jiān)測(cè)的低功耗無線應(yīng)變傳感器。文章主要內(nèi)容如下： (1)信號(hào)的

2、調(diào)理與采集：使用傳統(tǒng)應(yīng)變片作為結(jié)構(gòu)應(yīng)變測(cè)量的敏感元件，通過放大濾波電路后，使用微控制器內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)進(jìn)行電壓數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。 (2)射頻通信模塊的設(shè)計(jì)：選用單片射頻收發(fā)芯片nRF905，設(shè)計(jì)信號(hào)傳輸電路并獨(dú)立完成軟件的編寫與調(diào)試，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠收發(fā)。 (3)天線設(shè)計(jì)：分析了小環(huán)天線的一般性能，用諧振分析法設(shè)計(jì)了天線，用變壓器匹配法為天線和射頻芯片設(shè)計(jì)了匹配網(wǎng)絡(luò)，并使用3D電磁仿真軟件HFSS驗(yàn)證了方案的可行性。

3、 (4)低功耗設(shè)計(jì)：從硬件和軟件兩個(gè)方面對(duì)系統(tǒng)功耗進(jìn)行了分析，通過中斷喚醒，實(shí)現(xiàn)工作模式的切換，達(dá)到低功耗設(shè)計(jì)。 (5)應(yīng)變測(cè)量上位機(jī)程序開發(fā)：通過VC的MSComm控件對(duì)單片機(jī)發(fā)射的串口數(shù)據(jù)進(jìn)行接收和顯示。 整個(gè)系統(tǒng)的基本目的在于監(jiān)測(cè)信號(hào)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，因此，得到準(zhǔn)確的信號(hào)是系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，本文詳細(xì)介紹了傳感器采集的前端放大濾波電路以及利用MSP430片內(nèi)的ADC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方法。作為一個(gè)射頻產(chǎn)品，無線通