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‘od体育官网’PVDF传感器和WSN的振动信号测量系统

发布时间:2021-10-11 01:56浏览次数:
本文摘要:为了符合振动传感器阵列对多点信号动态传输的拒绝,研制了一种基于压电薄膜(PVDF)传感器以及无线传输的振动信号测量系统。该系统包括振动信号收集模块及主控单元,前者构建了振动信号调理电路、ATmega8A微处理器以及nRF24L01无线传输模块,用作收集来自PVDF传感器的振动信号以及构建信号调理和无线传输功能;后者还包括CortexM3微控制器、SD卡和无线接管模块,用作构建传感器数据的接管和存储。实验结果表明,本系统需要构建精确的振动信号测量以及动态、可信的数据传输。

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为了符合振动传感器阵列对多点信号动态传输的拒绝,研制了一种基于压电薄膜(PVDF)传感器以及无线传输的振动信号测量系统。该系统包括振动信号收集模块及主控单元,前者构建了振动信号调理电路、ATmega8A微处理器以及nRF24L01无线传输模块,用作收集来自PVDF传感器的振动信号以及构建信号调理和无线传输功能;后者还包括CortexM3微控制器、SD卡和无线接管模块,用作构建传感器数据的接管和存储。实验结果表明,本系统需要构建精确的振动信号测量以及动态、可信的数据传输。  章节  聚偏二氟乙烯(PolyvinylideneFluoride,PVDF)压电薄膜是一种高性能、低成本的高分子压电材料,具备质量重(膜片厚度平均m级)输入响应速度慢(平均ns级)、灵敏度低(在0~20GPa范围内皆能构建平稳输入)、加装便利(可必要贴附在被测物体表面)等引人注目优点。

  由于PVDF薄膜需要便利、快捷、准确地测量弹性体的应力,因而在声学及振动测量方面具备较高的应用于价值,其应用于范围牵涉到工程、科研及医疗等领域。例如,可加装在梁体、壳体等结构的表面,作为声学及振动传感器,或用作辨识梁体、壳体等结构的表面受损;可以加装在轮胎内侧胎面,用作测量车辆行经过程中胎面与路面的摩擦力,为车辆防抱死系统(ABS)及车辆平稳系统(ESP)获取动态的路面信息;可以贴附在人体皮肤表面,用作测量肌肉及血管的运动;还可以加装在路面上,用作高速公路收费处的车辆除去。  当被测数据点较多必须使用传感器阵列(如大型建筑物或简单结构)、或传感器距离监控系统较近(例如远程医疗监控及临床)时,传感器的输入信号无法必要相连到系统的数据采集端口。

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此时,可利用无线传感器网络和物联网技术来构建传感器数据的远程传输。本文针对上述应用领域,研制了基于无线传输的PVDF传感器数据采集系统,从而为大型简单结构中振动传感器阵列的多点数据动态收集和传输获取了高效、可信的解决方案。  1硬件包含  基于PVDF压电薄膜传感器和无线传输的振动信号测量系统硬件包含如图1右图。

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  图1振动信号测量系统硬件包含  整个系统的实验装置还包括振动信号测量模块和主控单元,前者构建了振动信号调理电路、AVR微处理器(ATmega8A)以及nRF24L01无线发送模块,用作收集来自PVDF传感器的振动信号以及构建信号调理和无线传输功能;后者主要还包括Cortex-M3微控制器(STM32F107VCT6)、SD卡和无线发送模块,用作接管并存储来自各传感器节点的数据。PVDF传感器贴附在被测的弹性体表面,如图2右图。

  图2振动信号测量系统实验装置  1.1振动信号测量模块的掌控单元  图3右图的振动信号测量模块中,AVR微处理器和振动信号调理电路在电路板的正面,nRF24L01无线发送模块加装在电路板的相反。AVR微处理器具备运算速度慢、资源非常丰富、功耗低等特点,其主要功能是:  ①通过其内置的A/D转换器将传感器信号切换为数字量;  ②通过无线发送模块将传感器数据传输至主控单元。

无线发送模块与AVR微处理器之间通过串行口构建通信。


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