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旋转机械旋转轴的一系列动态特性直接关系到旋转机械的性能、产品质量和生产安全,所以对于旋转轴的动态数据采集显得尤为重要。针对传统旋转体动态数据采集系统所存在的诸如电缆束缚、集流环接触噪声以及红外线空间对准等缺点和不足,在本系统中引入了短距离无线通信技术,创新性地将其与传感器技术有效地结合在了一起,组成了一个点对点的无线传感通道,可用于对旋转体动态数据进行实时检测,实现了其振动数据的无线传输,具有一定的研究意义和应用前景。
计算机技术,集成电路技术,数据采集分析技术以及图形操作系统的迅速发展和广泛应用,使得构建以电子电路和微机为核心的高速数据采集与分析系统完全可行,该系统不仅具有更高的采样精度和分析精度,而且具有很好的实用性,经济性和灵活性。
本文首先对目前比较流行的短距离无线通信技术进行了比较和分析,根据本系统设计要求和实际应用情况选择了以无线射频芯片为核心的微功率短距离无线通信技术。接着对整个采集系统进行了总体规划,确定了传感器模块、终端节点、主控节点、主控PC机等主要模块的解决方案,完成了硬件和软件的设计。本论文的主要工作是:制作了基于传统的压电式加速度传感器的无线传感节点,制作了基于nRF24E1无线射频芯片的无线终端节点以及主控节点,由这两部分完成传感数据的采集、处理和收发;然后通过RS-232C串口将数据上传至主控PC机,进行数据的分析以及存储。并为使系统能够按照预期的功能设计进行工作,进行了软件部分的设计。最后对硬件系统和软件系统进行了集成,并通过实验对系统功能进行了测试。
本系统结构简单、可靠性较高、功耗低,而且很容易进行扩展,适用于构建旋转体动态数据测量的无线传感网络以及对旋转机械的实时检测控制。