无线传感器网络在应力数据采集系统中的应用

• 作 者: 刘健
• 机 构: 西北工业大学
• 出 处: 西北工业大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 无线传感器网络 电阻应变测量 网络协议 数据采集

无线传感器网络是由大量的微小节点通过无线通信技术组成的自组织网络。传感器网络集数据的采集、传输、融合分析于一体，是信息技术的一个新领域。它将传感器模块、数据处理模块和无线通信模块集成在一块很小的物理单元上，功能比传统的传感器增强了许多，不仅能够对环境信息进行感知，而且具有数据处理及无线通信的功能。 应力应变测量是机械工程中分析零件或结构受力状态、验证设计的正确性、确定整机在实际工作时负载情况和研究某些物理现象机理的重要手段之一。 本文以无线传感器网络关键技术研究为背景，结合工程应力应变测试分析的需要，开发了一套以嵌入式单片机C8051F020为核心的无线应力数据采集系统，并进行了无线网络路由协议的研究与实现。 首先，介绍了电阻应变测量法的基本原理，应变测量的理论、方法以及相关的信号处理知识。其次，分析并对比了现有无线传感器网络的网络协议。根据应力应变测量的特点，制定了以先进行网络初始化，获取网络路由表，进入正常工作状态后再查表呼叫轮询为特点的无线网络协议。然后从硬件和软件两个方面详细地介绍了无线应力数据采集系统的设计与开发过程。完成了传感器节点机、Sink节点机的软硬件设计和基于VC++6.0的应用程序的开发。最后，对系统进行了现场测试实验，与传统应变仪进行了对比。并对系统的进一步改进提出了建议。 实验表明，本系统克服了现有测量设备体积大、测试准备时间长、应用不便的缺点，还具有功耗低、易于扩展、成本低廉等一系列优点，具有广泛的应用前景。