基于无线传感器的液压支架监控系统设计

针对目前矿井下使用的液压支架普遍采用有线传感器进行信号的传输,在维修和实际生产中带来诸多不便的现状,设计了一套基于无线传感器的液压支架监控系统。本系统采用无线传感器进行信号的采集和传输,然后通过Sink网络进行信号的汇聚和发送,为了节能传感器芯片采用的是低功耗芯片,同时采用特殊的算法进行信号节能传输。同时实际测试效果良好,基本能够实现预期的功能。     

无线数字称重传感器设计

本文基于传统模拟称重传感器存在的输出模拟信号小,传输距离短,有线传输数据抗干扰能力差,安装调试不方便等固有缺陷,设计了一种无线数字称重传感器。该传感器由传感器机械结构主体、AD转换数字模块、无线传输模块等组成,可实现称重数据快速、稳定、无线数字传输,解决了传统有线模拟传输抗干扰能力差、安装调试不方便等问题,实现了称重传感器的数字化、智能化和网络化。     

面向运动力学测量的无线六维力传感器

针对目前六维力传感器普遍存在的体积偏大、操作繁琐、应用场景复杂的问题,设计了一种基于电阻应变原理的小型化无线六维力传感器。首先,基于十字横梁结构设计传感器的弹性体,并通过ANSYS软件进行结构静力学分析,确定了传感器的最优结构尺寸;其次,基于传感器小型化和无线传输的设计要求,设计了传感器的内部硬件电路,包括四等臂全桥电路、两级放大电路以及数据采集与传输电路,有效减小了传感器的体积,增强了灵活性;最后,设计并优化了静态标定方法及静态解耦算法,降低了传感器的维间耦合干扰,提高了测量精度。实验结果表明,该传感器室内无线传输距离达到8 m,传输速率满足中低频力信号测量,Ⅰ类与Ⅱ类误差均满足在高精度要求场合的使用。     

无线无源转速传感特征变换电路设计与研究

针对特殊环境下高速转速无线传感特征信号提取的需求,设计了基于数字频率合成器、检波器的高速解调电路结构,实现了基于单音频率的无线无源转速传感特征信号拾取。设计了一种单音频率信号源,可以实现高达600 MHz的稳定信号输出。基于所设计的单音高速变换电路构建转速测试平台系统,通过无线无源方法实现高速转速参数的提取,实验验证了该无线无源转速传感测试系统可以实现转速参数高速获取且具有无需引线、无需供电的特点,可以用来实现工程化传感器的小型化以及集成化应用。     

低功耗一体式无线温压采集系统研究与设计

针对换热站内温度与压力传感器有线安装和调试的不便性,设计了一套基于MSP430F149单片机的低功耗、一体式、无线温压采集系统。将传统的分体式温度、压力传感器设计为更紧凑和可靠的一体式温压传感器。对系统的硬件部分、软件部分进行了设计。通过窄脉宽瞬时供电、分时供电等方法实现了系统的低功耗设计。通过在实验室及换热站现场的相关测试实验,证明了该系统具有安装方便、稳定可靠、功耗低、精度高、便于维护等优点。     

高压作业环境在线测试系统的太阳能供电模块的研制

针对高压作业环境下的多传感器在线测试系统的供电问题,结合节能环保的原则,设计了一个具有自动切换电源和多路电压输出功能的太阳能供电系统。制定了电源管理策略,采用以2577芯片为核心的电源选择电路实现了电源的管理;并根据测试所采用的传感器电压的要求,设计了具有3.3V5、V两种稳定电压输出的调压电路。通过在某高速铁路接触网系统的振动现场测试,验证了该供电模块的有效性。     

基于ZigBee协议的煤矿井下智能传感器

新一代无线通信技术ZigBee以其低功耗、低单位成本和灵活组网等特点,广泛应用于低数据率传输的工业场合.文中介绍一种基于ZigBee无线通信平台的煤矿井下智能传感器的设计,用以实时检测各作业面的温度、湿度和瓦斯浓度,跟踪记录矿工位置并向其提供安全信息.其中硬件部分包括无线微控制器电路、传感器电路以及供电电路的设计原理;软件部分给出了ZigBee协议栈和操作系统的工作原理以及业务代码的设计流程,最后给出了该设计的实验效果与应用前景.     

新型红外成像测温传感器集成设计

基于小型化红外热像传感模块和移动互联网通信技术,通过集成设计,研制了模块化新型红外热像测温传感器。该传感器通过信号采集、传输硬件一体化,实现了数据展示、分析的隔离,可直接提供数值化测温数据,提高了传感器的易移植性;支持mini USB有线和WiFi无线两种信号传输方式,实现了传感器的即插即用。初步的性能测试结果表明,研制的传感器测温精度可达±2℃,满足电力设备红外测温的粗测需求。     

无线瓦斯传感器节点的设计

针对瓦斯浓度监测以及如何将监测信号实时、低成本地传输到监测点等关键问题,结合智能传感器的设计思想,提出了一种基于无线通信技术的瓦斯浓度检测传感器节点.概述了该无线瓦斯传感器节点的工作原理,重点介绍了系统硬件电路结构及总体方案,详细描述了系统的软件架构及实现方法.测试结果表明:该系统性能稳定可靠,基本实现了对瓦斯的实时监测与预测控制.     

齿轮箱监测无线传感器节点设计

针对传统齿轮箱振动有线监测系统的不足,设计了一款基于ZigBee协议的无线传感器节点。节点以低功耗的STM32单片机为核心,内置Contex-M3核。选取MEMS加速度传感器采集振动信号,使用LTC4070芯片管理电源电路,选用大容量SD卡作为数据缓存区。为了提高程序运作效率,引入RT-Thread操作系统。采用ZigBee和GPRS混合型无线通讯方式。重点介绍了基于齿轮箱振动的无线监测节点的原理与特点,以及节点主要模块的软硬件系统设计。并设计相应试验进行测试,测试结果表明:该无线节点适用于齿轮箱的振动监测。     

矿井主皮带输送机自动监控系统研究

为提升矿井皮带输送机运行保障能力,并解决有线传输监控系统存在的弊端,提出一种基于Zigbee无线传输的皮带输送机自动监控系统,对无线基站、Zigbee及WIFI网络构建进行了设计。在井下主皮带输送机运输巷现场对构建的无线传输网进行测试分析,结果表明,提出的无线网络自动监控系统可靠性及实时性较强,可以满足井下复杂环境下对皮带输送机运行监控的需要。     

气路静电传感器信号处理电路设计及仿真分析

针对航空发动机气路静电传感器输出信号微弱且易受外在及固有噪声影响的特点,设计了一种新型静电信号处理电路。基于静电传感器感应电极的等效电路模型,设计高输入阻抗FET运算放大器作为采集模块,采集输入信号并实现电流值到电压值的转换;进一步利用低噪声测量放大器作为信号放大模块将微弱信号放大;使用直流电池作为电路供电模块,以隔绝外在电缆引入的工频干扰。对电路的增益、带宽及噪声特性进行分析,通过Multisim软件进行电路仿真;最后通过实际信号测试对电路的信号处理效果进行验证。仿真及测试实验结果表明:设计的电路能够有效放大静电信号并减少毛刺噪声,具有良好的处理效果。     

基于MSP430单片机的红外便携式心率监测系统

设计了一种基于MSP430单片机的便携式心率监测系统。系统主要由超低功耗MSP430芯片、红外光电传感器、滤波与放大电路和无线传输模块组成,可以对心率进行实时监测,系统首先对红外传感器检测的心率信号进行滤波和放大,MSP430单片机对信号进行计算、处理,并将监测结果通过nRF2401无线模块发送给监护中心。该心率监测系统体积小、功耗低,使用简便,可实现24小时全天候监测,并具有异常心率监测和报警功能。     

基于无线传感器网络的采煤机状态监测系统设计与实现

为解决传统采煤机有线监测系统的诸多缺点及问题,以ZigBee无线传感器技术为核心技术,综合考虑实际采煤机工作环境及经济成本等问题,设计了采煤机状态无线监测系统。系统包括采煤机采集数据系统、采煤机状态监测系统和采煤机数据无线传输系统三大部分,选择六边星型拓扑结构作为网络结构。并在系统设计完成后,通过实验室测试检验了系统的可行性,测试结果表明该系统满足本次设计要求,可以投入实际使用。     

基于MEMS传感器的无线传感网络节点的硬件设计

为了解决对建筑物的结构健康安全监测进行在线监测的问题,采用微机电系统(MEMS)技术和无线传感器网络技术相结合的方法,提出了一种基于磁驱动增大检测电流的新型电容式加速度传感器结构,介绍了其工作原理,并设计了该传感器的电容检测电路,在ANSYS仿真软件上对传感器性能进行了评价,在Multisim上对检测电路进行了模拟仿真;仿真结果表明,该传感器可以检测三维加速度信号,静态灵敏度可达0.558μm/g,动态测量范围为10 g,电路实际输出与仿真结果相符,符合要求;在节点整体方案设计中以低功耗的MSP430F1611作为控制MCU,以CC2430芯片实现无线收发,配合周围接口电路实现了位移信号的监测功能;采用片内温度传感器对节点进行了测试。测试结果表明,该节点能够完成监测,满足设计要求。     

农机具田间作业功耗实时遥测技术及装备的研究开发

目前,国内农机具田间作业功耗(扭矩、转速)的测试基本上采用集流环传感器、有线传输的测试。由于机具作业时,处于移动状态,工况不定、环境恶劣、参数变化较大等原因,功耗测试往往比较困难,即使测出来也不准确。本文采用了先进的数学耦合式传感器,研究开发了信号调制发射、接收系统和数据采集、分析处理专用软件,形成了可实现500m距离数据无线传输的农机具田间作业功耗实时遥测技术装备。通过实际应用测试,其功能、技术和精度指标大大超过了设计要求,系统运转平稳、测试精度高,操作安全方便,可满足农机具田间作业功耗测试要求,解决了测试难及测不准的问题。     

石英音叉液体密度传感器的阻抗谱测量

阐明了石英音叉液体密度传感器的工作原理,制备了石英音叉液体密度传感器探头,设计了以AD5933为核心的石英音叉密度传感器的阻抗谱测量系统,主要包括阻抗测量电路、信号调理电路、量程自动切换电路,结合人机交互模块,可以实现参数设置、数据处理和显示。最后测试实验表明,该阻抗谱测量系统具有较高的精度和稳定性。     

基于ZigBee的无线录井低功耗传感网络设计

无线录井工程中,传感器节点通常采用容量小的电池供电,为确保传感器能够持久运行,需降低传感器节点的运行功耗。硬件电路的设计遵循选取低功耗器件、减少外围电路的原则,并利用管理软件优化极易产生功耗损失的网络配置与数据发送机制,控制硬件在休眠状态与工作状态之间进行切换,从而降低节点功耗。现场测试表明,ZigBee无线传感器网络稳定可靠,传感节点功耗低,大部分无线传感器节点可持续运行38 d以上,满足了无线录井需求。     

工业无线技术IPCF协议漫游通讯在挖掘机上的应用

介绍了工业无线IPCF漫游通讯功能在大型矿用挖掘机上下车部分控制信号传输上的首次应用,从现场无线传输元件布置、无线环境侦测、IPCF功能的设置以及信号漫游切换和信号强度的测试等方面进行了调试说明。作为一种新的设计方案解决了大型矿用挖掘机上下车信号传输传统集电环的容量受限和单一点对点无线传输信号不稳定的问题。     

高速电主轴热误差及振动测试系统设计与实验

高速电主轴是现代机床的核心部件,针对其运转中存在振动、温升导致的热误差等问题,设计了由装夹平台和监测软硬件组成的测试系统.为精确获取振动量及变化微小的热延伸量,采用高精度的加速度传感器和激光位移传感器测量电主轴的振动和轴向位移;设计了一种温度传感标签用于监测电主轴的温度变化,可实现数据的无线传输,且测试时操作简便,信号传输稳定;基于LabVIEW开发了上位机软件可对原始数据进行预处理并实时显示和保存数据至指定位置;通过精度对比实验表明该测试系统可有效监测电主轴运转过程中的温度、热延伸和振动变化.