基于无线传感器网络的环境参数测量仪设计

基于无线传感器网络设计了环境参数测量仪,传感器节点采用超低功耗的CC2430射频芯片,并移植了完全符合ZigBee 2006标准的协议栈,在协议栈上运行数据采集应用程序,能够实时地采集周围环境的温度和湿度等环境参数,并将数据通过无线传感器网络传输给与之相邻的路由节点,最终实现多点参数采集;主要对传感器节点的软硬件设计进行了介绍,硬件方面重点介绍了数据采集模块、电源模块的接口设计;软件方面重点介绍了节点程序的设计过程,并以AD转换模块为例,给出了一个应用程序组件中配件和模块的软件;该设计硬件简单可靠,软件编程容易,可方便的移植到其它控制系统中,经测试具有良好的测量精度和实时传输功能.     

基于6LowPAN的煤矿井下数据传输系统设计

针对煤矿井下现有数据传输系统存在数据传输距离有限、节点部署不便、传感器地址有限、数据传输不及时等问题,设计了一种基于6LowPAN的煤矿井下数据传输系统。该系统采用以太网与6LowPAN协议组合,在数据采集节点预留SPI、RS485等接口实现传感器数据的采集。数据采集节点为无线网络节点,可通过路由系统选取合适的路由路径将传感器数据发送至数据汇聚节点;汇聚节点与边界路由构建有线连接,将数据经以太网上传至地面服务器,从而实现数据的稳定可靠传输。测试结果表明,该系统无论在传输时延、丢包率,还是吞吐量方面都明显优于传统的数据传输系统,可高效、可靠传输煤矿井下数据,具有良好的实时性、较高的通信速率和稳定性。     

用于大坝安全监测的长距离WSNs节点设计

针对大坝安全监测的需求,结合无线传感器网络的特点,设计了一种基于JN5139无线射频模块的用于大坝安全监测的无线传感器网络节点。简要介绍了无线传感器网络的典型网络结构,重点描述了无线传感器网络节点的硬件和软件设计,并通过在野外环境下搭建簇—树型网络,对传感器网络进行测试。实验结果表明节点数据采集准确,传输可靠。     

井下实时监控无线传感器网络节点的设计与实现

针对煤矿井下环境在线监测的要求,提出了一种井下实时监控无线传感器网络节点的设计方法,详细介绍了无线传感器网络节点的硬件组成和软件设计。该节点通过微控制器和无线传输模块实时采集、处理、传输井下工作面的瓦斯浓度、CO浓度、温度、湿度等数据。测试结果表明,该节点控制方便、工作稳定,能实现可靠的无线网络传输。     

低功耗无线传感器网络节点的设计

在对无线传感器(WSNS)网络体系结构、传感器节点的特点、功能分析的基础上,给出了无线传感器网络节点的软硬件低功耗设计与实现方案.传感器节点以低功耗嵌入式处理器MSP430F1611为核心,TinyOS为嵌入式实时操作系统,配以基于IEEE 802.15.4的MAC层协议的无线传输模块作为网络数据出口以及CC2420无线收发器,可以实现高速的数据采集和可靠的数据传送,能够较好地达到低功耗和实时性的要求.测试结果证明:该平台适合节点的应用,具有易使用、低功耗特点.     

基于ModBus协议和ZigBee网络的气象无线传感网设计

提出了基于ModBus协议和ZigBee网络的气象无线传感网采集系统的方案,该系统包括数据采集模块、数据汇集模块和数据管理模块。多种传感器和CC2531片上系统组成了气象传输系统的采集节点,利用Mesh型网络的自组织、自配置和自维护的功能,使系统允许多点采集,而且单个节点可以采集多种气象要素并进行传输,远端的节点可通过多跳的方式将数据传输到终端。此外,该多气象参数传输系统具有低成本和使用灵活的特点。     

基于BP神经网络温度补偿的压力传感器无线数据采集系统

介绍了一种多路智能压力传感器数据采集电路的设计方法,采用BP神经网络算法对其实现温度的软件补偿。该算法有效改善了传感器的非线性及温度变化所引起的输出的误差,提高了测量精确性和可靠性。通过无线收发模块PTR2000实现了数据的无线传输。该系统可以在一些特殊的场所实现信号的采集、处理和发送、接收,并具有成本低、可靠性好、实用性强等优点。     

XXX爆炸威力场远距离多参数数据采集系统

针对当前爆炸场测量中存在测试系统布设不便、存储测试系统数据需要回收的问题,综合运用数据采集技术、存储测试技术与无线和光纤通信技术,设计了一种用于爆炸场的远距离多参数数据采集系统。该系统是用来测试XXX爆炸威力场中压力、振动加速度、温度和爆炸时刻的多参数数据专用系统。该系统主要由ZigBee和光纤模块对多个传感器节点进行参数设置(量程设置、采样频率设置、触发电平设置等),使用FPGA和AVR单片机为主控芯片,解决了特殊环境中多通道变参数数据采集问题。实际测试表明:这种新型测试系统可以得到爆炸场中多个参数的变化曲线,具有可无线遥控、微功耗、抗高冲击、抗干扰、工作稳定可靠等特点,适于恶劣环境下数据记录和传输。     

基于无线传感器网络的液压支架压力监测系统设计

针对有线液压支架压力监测系统存在布线复杂以及数据传输可靠性不高等问题,设计了一种基于无线传感器网络的液压支架压力监测系统。该系统以CC2530芯片为核心,通过数据采集节点采集液压支架的压力值,路由节点接收采集的压力值并通过多跳的方式传至Sink节点,Sink节点结合CAN总线将压力值上传至上位机,实现整个无线传感器网络覆盖范围内的液压支架压力监测。测试结果表明,该系统可实时、准确地监测井下液压支架压力数值的变化。     

基于DE-SVM的硅基压阻式压力传感器温度补偿研究

针对硅基压阻式压力传感器易受环境温度影响的特点,提出了一种基于DE-SVM的硅基压阻式压力传感器温度补偿方案。该方案主要由训练数据预处理模块、DE参数寻优模块、SVM训练模块、数据采集模块、测量数据预处理模块及SVM校正等模块组成,以SVM算法的非线性回归功能为核心,通过DE算法优化SVM参数,经训练后得到温度校正模块,模块接收测量数据后输出校正后的压力值。实验表明,对单个传感器压力值使用DE-SVM模型进行校正,最大误差和均方误差分别下降了93.87%和99.89%;在七块硅基压阻式压力传感器构成的多传感器情况下,最大误差和均方误差分别下降了93.17%和99.27%,平均相对误差由14.06%下降至1.20%;最后选取训练数据不包含的温度点使用所建立的模型进行测试,模型仍能够较好地进行温度补偿。     

基于MSP430AFE231系统数据采集模块的硬件设计

以16位的微控制器MSP430AFE221为控制核心;设计单电源供电的信号放大电路和低通滤波电路,对压力传感器输出信号进行处理;通过MSP430AFE221内部24位ADC模块(SD_24A)进行模数转换;设计电源电路,应用于低功耗情况.设计与CC1101无线数据传输模块连接的接口电路.     

差动变压器内部磁场测试系统的研究

介绍了一种磁场测试系统,通过在差动变压器的绕组骨架上嵌入霍尔传感器,构建以霍尔传感器,信号调理电路,PCI-1711数据采集卡和虚拟仪器开发软件LabVIEW为主体的数据采集系统。该系统通过对霍尔传感器输出信号的实际采集和信号处理,得到差动变压器铁芯的径向磁场分布。针对差动变压器的参数使用Magnet软件建立了仿真模型,并仿真差动电压器磁场分布,从而验证该测量方法是可行的,测量结果是正确的。     

应变式传感器的信号隔离及数据重构

采用较高频率的周期性方波信号作为载波及解调信号,通过调制与同步解调技术对应变式传感器的输出模拟信号进行变压器式隔离.将隔离后的模拟信号及传感器使用环境温度对应的数字量作为输入变量,传感器的实际负载作为输出变量,利用移动最小二乘回归(MLSR)重构传感器所受负载与使用温度及隔离信号之间的数据模型.试验结果表明,采用调制及同步解调技术的模拟信号变压器式隔离电路具有良好的温度稳定性,利用MLSR建立的传感器数据重构模型拥有比传统最小二乘回归(LSR)更高的精度,在试验条件下的温度变化范围内,采用变压器式隔离电路得到的模拟信号隔离相对误差低于±0.2%,基于MLSR的传感器数据重构模型的负载检测相对误差低于±0.07%.     

基于正反馈的多通道高精度温度检测系统

为了检测微热管的传热特性,采用Pt100温度传感器搭建了8路温度检测系统。该系统以MSP430单片机为下位机控制核心,利用集成的AD模块和UART模块完成A/D转换与通信等功能。上位机用VC++开发应用程序对多路温度信号进行数据拟合,将数据实时显示,并绘制8路温度曲线。通过加入正反馈电路,显著改善了输出线性度。系统测温范围为0～150℃,具有测温精度高,可靠性好,实时性强等优点。     

面向结构健康监测的高速数据采集系统的研究

高速实时地采集传感器信号以及激励信号的准确输出对结构健康监测至关重要。在VisualC++6.0环境下,研究了结构健康监测中高速数据采集与激励信号输出。结合多功能数据采集卡PCI 1710HG的应用,利用多线程、双缓存技术实现了数据的高速采集、存储与显示,并使用高精度定时器实现了激励信号的准确输出,从而实现了在一台装有多功能数据采集卡的PC机上,配以相应的外围设备,就能方便地进行结构健康在线实时监测。     

基于FPGA的平面螺旋电感式微位移传感器系统

基于平面螺旋电感和现场可编程门阵列（ FPGA）技术,系统设计了一种以频率为输出的电感式微位移传感器,实现了电感式传感器的数字化输出与检测。系统主要由位移/电感转换模块、电感检测电路、差频模块、FPGA四部分组成,并在FPGA系统中搭建NIOSⅡ软核,对采集所得数据进行处理。实验证明：系统具有灵敏度高,温度稳定性好等特点,其测量范围为0～15 mm,在0～6 mm 范围内,最大误差为0.03 mm,分辨率达到10μm。     

基于数据融合的压力传感器静态特性研究

通常传感器的输出值不仅决定于目标参量,还会受到非目标参量的影响。为此,采用BP神经网络技术对其进行数据融合处理,以消除非目标参量对传感器输出值的影响。试验结果表明:该方法很好地抑制了传感器的交叉灵敏度,提高了其测量准确度。     

基于LabVIEW的柴油机高速数据采集系统

为了验证船舶动力系统故障诊断系统的数据处理、故障诊断等功能,搭建智能机舱故障诊断试验平台,开展动力系统故障模拟试验,采集瞬时转速、柴油机气缸缸内压力等关键参数。由于瞬时转速与柴油机缸压信号的采集速率不同,为满足各信号采集的高速性和同步性,提出通过LabVIEW建立高速数据采集系统,结合运用光电编码器和磁电式转速传感器,以光电编码器Z相输出信号触发各信号同步开始采集, 以光电编码器B相输出信号和磁电式转速传感器输出信号分别触发采集曲轴转角信号,作为各信号对应基准的方法。试验证明,此高速采集系统可实现各信号周期对应,并能够保证数据采集的高速性和同步性,有利于故障诊断服务平台提取和分析故障特征参数。     

路面不平度采集系统设计

针对路面不平度的检测,开发了一套基于加速度传感器和C8051F单片机路面不平度采集系统。该采集系统的硬件主要包括传感器模块、信号调理模决、单片机模块和蓝牙无线通信模块。加速度传感器检测行驶车辆的悬架垂直加速度信号,并通过信号调理模块调整模拟信号的电压范围。单片机则对传感器采集的信号进行模数转换并通过蓝牙传送给上位机。编写了基于C#环境下的上位机采集控制和数据处理软件。经过连续运行测试证明,系统运行稳定,具备良好的实时性和可靠性,可应用于路面不平度检测。     

电压输出型传感器高精度数字转换模块的研制

介绍了采用微型计算机控制的电压输出型传感器高精度数字转换模块的构成及工作原理。该模块以宽动态范用模拟信号（0～100mV）的高精度（24位精度显示分辨率,实际稳定精度能达到20位以上）数据采集为研究对象,解决了工业现场各种类型传感器输出信号的数字量转换问题,为企业新产品研发和传统设备数字化改造提供前端数字信息采集的硬件支持。该模块功耗低、体积小、可靠性高、使用安装方便。