无线传感器网络智能振动监测节点设计

提出了一种用于机械设备振动监测的无线传感器网络节点的设计方法.根据无线传感器网络及振动信号的特点.设计了一种微型低功耗无线振动监测节点,阐述了无线振动监测节点硬件设计思路及无线通讯策略,并在振动监测节点中实现了数学形态等信号分析方法和设备振动状态的智能预警功能.根据该方法设计的监测节点已在工业现场得到初步应用.并可广泛应用于冶金、石化、建筑、桥梁等行业.     

面向无线传感结构健康监测的压缩感知方法研究

无线传感器网络在结构健康监测方面有着广泛的应用,但由于该领域的传感器数量和种类众多,数据压缩对系统的高效运行起着关键作用。因此,提出了一种基于压缩感知的无线传感结构健康监测方法,对航空铝板的结构振动信号采用高斯随机矩阵将高维信号序列投影到低维空间,获得稀疏采样的线性测量值,实现信号的压缩采样。研究改进的正交匹配追踪算法来实现稀疏信号的重构。实验结果表明,与已有的无线传感结构健康监测相比,采用压缩采样的监测方法具有良好的抗噪性,并能获得较好的数据压缩效果,节省了网络的带宽和能量;通过信号的近似重构（重构误差在±0.13）,能实现航空铝板损伤准确识别（误差0.84mm）。     

超高频宽带低噪声放大器的设计与仿真

研究优化无线接收信号的放大问题,监测电力变压器局部放电水平,对维护电力变压器安全稳定运行具有重要意义。天线传感器所接收的局部放电信号较为微弱,频带较宽,在进入后端的仪器或采集系统之前需要进行放大处理。因此根据放电信号的基本特征,提出引入频率响应负反馈来平衡增益、驻波比、噪声系数及带宽等指标,设计一个用于放大局部放电信号的超高频宽带低噪声放大器,利用ADS软件进行仿真,仿真结果表明放大器具有较宽的带宽,增益平坦性、噪声系数和驻波比指标效果较好,为设计提供了依据。     

压电式加速度传感器的频响检测分析

频响特性是传感器的重要指标,频响分析是一种得到广泛应用的系统分析方法。介绍了一种频率响应检测技术的实现方法,论述了振动信号采集、分析程序的实现,检测的硬件系统主要为多通道高速采集卡、信号发生调理装置。利用该检测系统对不同厂家、型号的压电式加速度传感器进行检测实验,实验结果表明此系统可以完成对压电式加速度传感器的频响检测分析。     

一种无线传感器监测系统的设计和研究

给出了一种无线传感器监测系统的设计与开发,结合MEMS微传感器和无线通信技术,研究了MEMS微加速度计检测信号的测量与无线传输技术,设计了系统电路,并完成了原型装置的制作与调试。通过无线、有线传感器的时频响应特性比较表明,无线传感器监测系统能够满足桥梁健康监测的要求。     

抗电磁宽频率响应 ＩＥＰＥ 型压电式振动传感器设计研究

提高IEPE型压电式振动传感器的频率响应测量范围和抗电磁干扰能力是其在航空领域实现应用的关键。本文在理论研究基础上分别从传感器结构、性能和电荷转换电路等方面进行设计,采用ANSYS有限元仿真软件辅助进行功能分析,并对设计传感器进行功能性能验证,研制出一种灵敏度10×(1+5%)mV/g,在5Hz~25000Hz宽频率响应范围内灵敏度偏差±10%以内,并具有良好的抗电磁干扰能力的IEPE型压电式振动传感器,以满足航空发动机较低温度振动测量需求。     

基于加速度传感器的建筑工地广域无线防盗系统

针对目前建筑工地上存在的建筑材料及机械设备频繁被盗事件,论文提出利用加速度传感器对各物体的振动进行监测,通过分析加速度信号的标准差对偷盗事件作出判断;结合Zigbee无线传感器网络和GPRS构建了以移动手持终端、本地和远程两级控制中心组成的广域无线分簇式监测网络。论文给出了详细的系统结构和软硬件设计。实验表明,系统可有效排除偶然扰动和周期扰动,无线网络传输稳定,准确性高。系统稍加改进即可应用于其他广域防盗监测环境中。     

结构监测的无线加速度传感器设计与制作

提出了一种用于土木工程结构监测的无线加速度传感器的模块化设计方法,并研制开发了一种无线加速度传感器.首先,详细地阐述了组成无线传感器的各单元的测试原理和设计原则,并对各组成单元进行了集成;其次,给出了节点的软件设计流程;最后,对节点进行了测试.研究结果表明:该无线加速度传感器具有良好的精度;而且还具有自校准、集数字模拟信号采集于一体、稳定等特点,适合在土木工程结构监测中应用.     

机械设备故障监测与智能诊断

分析了机械设备维护的现状,利用传感器和计算机采集原始振动信号,采用计算机技术和振动分析对重要设备进行在线监测,根据采集的原始振动信号进行趋势分析和精密分析来判断设备状态,从而实现了对设备进行科学的维护,及时诊断出齿轮的偏心、严重磨损等故障。     

机械设备故障监测与智能诊断

分析了机械设备维护的现状,利用传感器和计算机采集原始振动信号,采用计算机技术和振动分析技术对重要设备进行在线监测,根据采集的原始振动信号进行趋势分析和精密分析来判断设备状态。从而实现了对设备进行科学的维护,及时诊断出齿轮的偏心、严重磨损等故障。     

测振传感器的低频特性补偿研究

现有的大多数测振传感器不能满足超低频振动测量的需要,有必要扩展其工作频带以满足需要。研究了零极点配置法在941B型测振传感器的应用。通过此方法,拓展了测振传感器的工作频带,尤其是其低频特性得到了拓展,其工作频带由补偿前的0.7~105Hz拓展为补偿后的0.08~109 Hz。在此基础上,利用MATLAB进行了数值仿真,输入不同持续时间的单个半正弦波以及正弦叠加信号,系统在补偿前后的响应表明:低频特性得到明显改善。     

温湿度及加速度信号在线监测低功耗无线传感系统设计

提出一种用于在线监测工业设备自身振动信号和工作环境温湿度的低功耗无线传感器的模块化设计方法。该无线传感系统采用低功耗单片机MSP430F5438作为核心控制单元,由振动加速度检测模块、温湿度模块、射频通信模块、串口通信模块及供能模块构成。主要研究了采用高集成单元器件以低功耗运行的工作方式,实现振动信号和工作环境温湿度参数监测的设计方法,以及使监测系统满足低功耗和性能监测要求的系统的各个模块的工作模式（包括时序）和电源管理模式。使监测节点在满足在线完成实时监测以及信号传输等性能要求的基础上,降低系统功耗延长系统节点采用电池供电的寿命要求。     

基于光纤光栅PGCD的材料冲击试验研究

光纤光栅抗电磁干扰和易于构成分布式光纤传感网络,对设备健康监测和高频应力作用下的材料力学性能测试具有独特优势。波长编码信号解调系统的频率低是制约光纤光栅传感器在高频信号环境下使用的关键问题之一,采用M-Z干涉技术,设计了一套基于相位载波(PGC)的相位解调方法的光纤光栅高频解调系统,对正弦信号激励和冲击试验产生的信号进行了测试和分析,取得了比较理想的试验结果,实现了10 kHz频率范围内高频信号的检测。     

基于实时预测的传感器信号倍频算法

可穿戴助力机器人是一种能够根据传感器获得的力信号和位置信号进行自主控制的装置,其助力效果与传感器信号的响应频率密切相关.为了改善机器人助力效果,提出了一种提高传感器信号响应频率的算法.该算法首先利用MWQAR预测修正算法获得预测信号,然后利用三样条插值法,在真实信号与预测信号之间插入补偿信号.该算法在保证系统实时性的前...     

一种低功耗无线振动监测网络的实现方法

为解决机械设备无线振动监测网络存在的网络容量小、终端续航时间短问题,提出了一种基于 MF TDMA方式的低成本、低功耗网络设备设计方法.该方法使用SI4463作为无线传输通道,采用微控制器对网络频率和时间资源进行动态分配,采用休眠机制保证监测终端的续航能力.该方式组网灵活、网络规模扩充简单,可应用于多种低速无线传感网络中.     

基于QPSO的震动传感器片上相位补偿器设计方法

震动传感器的系统相位非一致性会对地震波到时时差提取产生很大的误差,严重影响震源定位精度;针对这一问题,提出了一种基于量子粒子群优化算法（QPSO）的震动传感器片上相位补偿器设计方法。首先对震动传感器进行相位标定,获得传感器与参考传感器的相位差;其次设计基于QPSO算法的相位补偿滤波器对相位差进行修正,使其无限趋近于0;最后,将相位补偿滤波器封装成FPGA软核部署于FPGA上,完成对震动传感器的相位片上实时补偿。为了验证该方法的性能,将相位补偿滤波器部署于自研的多通道震动信号采集系统上,对8个相同型号震动传感器进行相位一致性校准。试验结果表明,在震动传感器频响范围内,该方法可以将2.5°内的传感器相位差实时修正至0.0044°以下,实现了震动传感器阵列的相位一致性实时校准。该成果在地下浅层震源定位领域具有较强的应用价值。     

基于PQCR-PSL的桥梁振动无线监测系统

基于压电式石英晶体谐振器与平面螺旋电感串联结构(PQCR-PSL),结合现场可编程门阵列(FPGA)、无线传感器网络(WSNs)和C#等技术,将一种结构简单、以频率为输出的数字化石英晶体电感传感器应用到桥梁振动等低频测量中,并以此为传感器探头搭建了整套无线监测系统.系统主要由传感器探头、FPGA系统、ZigBee网络、C#位机4部分组成,具有结构简单、稳定性好、数字化输出等特点,实现了对低频振动信号的非接触式无线实时监测.     

振弦式传感器在矿山边坡应力监控系统的应用

为了实现对边坡应力的监控,确保露天煤矿生产的安全,通过对振弦式传感器的理论研究和分析,研制了一款以其为核心的边坡无线远程监控系统。首先叙述了振弦式传感器的工作原理,然后对分节点应力采集与数据传输部分的硬件、测频的关键技术以及软件部分进行设计,最后提出测周法计频实验。实际应用表明:振弦式传感器在边坡无线远程监控系统应用中具有感应灵敏、硬件电路可靠、激振高效、价格低廉、连续快速检测等特点,对矿用相关产品的研发具有重要价值,拥有广阔的应用前景。     

超声波检测的AE传感器设计与实现

针对目前国内用于结构健康监测的无线传感器频带不够宽,不能检测声波信号的现状,提出了一种可以检测声波信号的新型无线压电传感器的设计和制作方法;研究了ZigBee协议栈内容,设计和实现了体积小、功耗低的无线传感器节点和基站的硬件和软件程序部分,并对制成的传感器进行初步测试;试验表明它有较好的精度,频带更宽,可以用于较高频段的结构健康监测,具有广阔的应用前景。     

加速度传感器壳体结构参数优化

合理的结构参数组合可提高加速度传感器壳体结构的固有频率,保证传感器在振动环境下输出信号稳定.通过建立竖直薄板力学模型,确定影响加速度传感器壳体固有频率的结构因素.基于响应面法思想,利用试验设计的方法,以加速度传感器壳体固有频率为指标,各结构参数为因素,设计二次回归正交旋转组合试验.通过ABAQUS 6.10软件建立各组试验结构参数组合下的分析模型并提取固有频率,最终确定使固有频率维持在较高水平的结构参数组合区间.通过对优化后参数进行验证性试验,表明优化后区间随机结构参数组合下加速度传感器壳体固有频率能够达到10 kHz以上.