无线应变测量节点的精度与功耗综合分析

在无线传感器网络中,一般采用电池供电,如何取得精度和功耗的平衡十分重要。应变片功耗与其他传感器相比大得多,直接决定无线节点总功耗。系统设计时,不但要考虑电路参数和器件噪声对精度的影响,功耗分析也很必要。从无线节点整体框架出发,系统分析了模拟和数字电路中精度和功耗的影响机理,建立了完整的理论模型。精度和功耗同时受电桥电压影响,电桥电压越高,精度越高,但功耗也越大,精度与功耗相互制约。以电桥电压和器件参数为影响因素,提出了在保证测量精度的同时,减小电路功耗的方法。在设计无线应变测量节点时,该研究可以为实现系统精度和功耗的平衡提供理论指导。     

基于无线传感器网络的档案库温湿度监控系统

为了实时监控档案库房环境的温湿度参数,确保档案保存质量,系统以单片机STC89C52RC作为微处理器,采用芯片nRF24L01为无线传输模块,采集温湿度信号,设计了一种无线温湿度检测系统.系统硬件电路采用模块化结构,使得系统兼容性、扩展性、稳定性很好.经实验测试表明:系统温度测量精度达0.5℃,湿度测量精度达1％RH,在内无线传输距离达50米.设计的系统符合预期要求,可在博物馆、档案室、图书馆空间狭小不易布线的环境推广应用.     

具有无线收发功能的在线电导率分析仪的设计

从电导率的物理意义出发,介绍了电导率测量原理.硬件部分以低功耗微控制器MSP430和无线通信芯片nRF905为核心,设计了自动换档电路和温度补偿电路,提高了测量精度.通过软件实现激励脉冲产生、量程切换、数据处理及本地显示,并控制通信模块实现无线数据传输.实验证明:该分析仪测量精度优于1%,可实现空旷地带320 m的无线传输,满足大部分工业监控需要.     

基于多重耦合降噪的混沌测量研究

混沌测量系统对噪声的敏感性很高,为了增强其抗噪声干扰的能力,提高系统的测量精度,该文提出对混沌测量电路进行多重耦合.从理论上推导了该方法的可行性,并且通过实验进一步从序列符号距离和线性度两方面进行比较,结果表明经过多重耦合的混沌测量电路,与未耦合以及相邻耦合的测量系统相比,具有更强的噪声抑制能力.因此在耦合测量系统中,系统耦合强度与其噪声抑制能力成正比,在相同个数测量电路参与耦合的情况下,本文所提出的多重耦合方式可以使测量系统得到较优的测量精度及稳定性.     

无线扭矩-转速传感器在传动轴测试中的应用

设计了一种应变式无线扭矩传感器,同时集成了转速测量功能,在测量传动轴扭矩时,同时能准确的测量出转速。该传感器节点内置独立的高精度桥路电阻和放大调理电路,可以通过上位机软件,实现1/4桥、1/2桥、全桥测量方式的自动切换,兼容了各种类型的桥路传感器。节点通过无线数字信号传输,将测得的应变及转速值无线发送到上位机数据测试系统,该传输方式消除了传统采用的长电缆传输带来的噪声干扰,使得整个测量系统具有很高的测量精度和很强的抗干扰能力。通过工程实际应用,测试结果显示,本无线扭矩-转速传感器稳定可靠。     

桥梁无线传感系统设计与分析

为满足桥梁监测的要求,对采集的数据实现无线传输,设计了数据无线采集传输系统.以STM微处理器和振弦式传感器为核心元件,对桥梁应变进行监测分析.分析了振弦式传感器的工作原理,对比分析了两种传统的激振原理,并结合两种激振方式的优缺点,提出了对低压扫频激振原理的改进方法,对激振电路进行了优化设计,同时设计了基于NRF905无线传感网络,完成了数据采集的无线发送和接收.实验结果表明:改进后的激振电路测量精度小于0.1％,系统工作稳定,无线传输功能满足桥梁监测要求.     

架空输电线路无线监测系统研究

为实现架空输电线路的自动监测,优化设计了一种架空输电线路无线监测系统。该系统可实时监测架空输电线路中的温度、湿度、风速、拉力等参数,并通过多跳的方式将数据传输到监控中心和云服务器。基于Zigbee技术,组建了链式无线传感器网络;基于CC2530芯片,设计了无线传感器节点;使用放大电路,将最大监测风速降至40 m/s,提高了测量精度;利用仪表放大器,设计了拉力传感器信号调理电路,并采用太阳能电池板供电。测试结果表明,该系统能够实现架空输电线路参数的监测,也可应用于其他类似场合的环境监测。     

基于Zigbee的无线粮情监控网络中测量节点的设计

针对传统有线粮情监控系统存在的缺陷,提出"平面分离、上下贯通"的无线粮情监控网络的设计思路,实现了设计目标的基本单元测量杆的功能结构,规划了基于Zigbee的无线粮仓温湿度监控网络.根据节能需求将无线监控网络中的节点分为测量节点和路由节点,完成了测量节点的接口电路和主程序设计,并对测量节点中的关键技术进行了阐述.     

激光反射测微小振动的纳伏级信号采集系统

噪声是影响微小振动测量系统准确度的因素之一,为了降低测量微小振动的噪声,设计了一个测量纳伏级信号的采集系统。该系统的传感器输出为纳伏级信号,极易被噪声淹没,因此将系统传感器输出的纳伏级信号经过跨阻放大电路和低通滤波电路去除传感过程引入的噪声,再由单端转差分和模数转换电路将其转换成数字信号,输入至STM32F407ZGT6进行并行处理、滤波和计算,消除硬件电路引入的噪声,从而准确提取微小振动的幅值信息,并最终通过串口通信上传至上位机进行存储和显示。利用压电陶瓷振动台对系统性能进行实验测试,对振幅为50 μm,频率为10 Hz的单频正弦振动信号,系统的测量精度达2‰。该系统可实现短距离微米级振动的快速非接触测量,可应用于航空、海洋等多个领域。     

高精度温度测量系统的测温补偿算法研究

对单纯采用硬件实现精确测温难度较大的问题,设计了合适的测温补偿算法用于提高系统测温精度.采用最小二乘拟合的标校方案,实现了测温系统的温度补偿,克服了由于器件准确度不够引入的测温误差.设计巴特沃思数字低通滤波器对温度信号中的高频噪声进行有效滤波.该方法在不增加硬件电路成本和设计难度的情况下,大大提高了温度测量系统的测温精度和稳定性.实测数据验证了该方法的有效性与可行性.