機(jī)械專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)：無線測(cè)試系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

無線測(cè)試系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：無線測(cè)試系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)組員姓名及學(xué)號(hào)：學(xué)院名稱：指導(dǎo)老師：實(shí)驗(yàn)日期：2015年11月26日實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)的主要目的：了解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)無線應(yīng)變節(jié)點(diǎn)，無線加速度節(jié)點(diǎn)，無線網(wǎng)關(guān)的使用。學(xué)習(xí)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集及分析軟件的使用。學(xué)習(xí)組建無線網(wǎng)絡(luò)，完成懸臂梁應(yīng)力及頻率測(cè)量，完成壓力傳感器標(biāo)定，及荷重測(cè)量。比較無線測(cè)試與有線測(cè)試的區(qū)別。二、 實(shí)驗(yàn)原理無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是大量靜止或移動(dòng)的傳感器以自組織和多跳的形式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作的感知采集，處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地區(qū)內(nèi)感知對(duì)象的監(jiān)測(cè)信息，報(bào)告給用戶。本實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)采用ZigBee，它是一種新興的短距離，低復(fù)雜度，低功耗，低數(shù)據(jù)率,低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它依據(jù)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，在若干個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)通信，可使用的頻段有3個(gè)，分別是2.4GHz的ISM頻段，歐洲的868MHz頻段，以及美國的915MHz頻段，不同的頻段可使用的信號(hào)分別是16，1，10個(gè)。實(shí)驗(yàn)原理圖如下：PC其他類型網(wǎng)絡(luò)比如工業(yè)以太網(wǎng)天線ZigBee收發(fā)模塊ZigBee模塊 FFDLUSB .ZigBee協(xié)議的8位低功耗MCU-b串口SPIPC其他類型網(wǎng)絡(luò)比如工業(yè)以太網(wǎng)天線ZigBee收發(fā)模塊ZigBee模塊 FFDLUSB .ZigBee協(xié)議的8位低功耗MCU-b串口SPIX11111ZigBeeSPI廣YZigBee/.協(xié)議的8:11收發(fā)模塊L——>位低功耗1111MCUVx kl天線ZigBee模塊'FFD/RFD:L閥位及控制信號(hào),1y1流量信號(hào)、1流量傳感器■J1溫度信號(hào)壓力傳感器壓力信號(hào)閥門ZigBee實(shí)驗(yàn)原理圖ZigBee網(wǎng)絡(luò)主要由三種設(shè)備協(xié)調(diào)配合工作完成信息的收發(fā)、傳輸和計(jì)算。ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器包含所有的網(wǎng)絡(luò)信息，主要完成發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息、尋找一對(duì)節(jié)點(diǎn)間的路由消息、不斷地接收信息。ZigBee全功能設(shè)備模塊（FFD）擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者，形成網(wǎng)絡(luò)，可以跟其它FFD或精簡功能裝置（RFD）連接。FFD具備控制器的功能，可以提供信息的雙向傳輸。ZigBee精簡功能裝置（RFD）主要是發(fā)送信息給FFD或從FFD處接收信息。本次實(shí)驗(yàn)采用星狀網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使多個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)（即ZigBee中精簡功能裝置RFD）通過網(wǎng)關(guān)（即全功能設(shè)備模塊FFD）與電腦（即網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器）進(jìn)行無線通訊實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)、傳輸和計(jì)算，見下圖。三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備CSY2000系列傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、SG402無線應(yīng)變節(jié)點(diǎn)、A302加速度節(jié)點(diǎn)、無線網(wǎng)關(guān)S903、戴爾計(jì)算機(jī)、懸臂梁、應(yīng)變片、活塞式壓力計(jì)YU-600、自制荷重裝置。四、 實(shí)驗(yàn)框圖|荷垂傳尋簽欝鈕節(jié)亡（眸片橋|荷垂傳尋簽欝鈕節(jié)亡（眸片橋）U'ataexp戯癖妙:件礎(chǔ)圧力計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線與表格懸臂梁應(yīng)變測(cè)量數(shù)據(jù)分析SOO5W4.NWurn000ODOOfl1dD(].^?O3<]D04000.500DGEUO7mSOO5W4.NWurn000ODOOfl1dD(].^?O3<]D04000.500DGEUO7maADODKd1DCOI1C01^DI300I-MD1ED01j6(?17DO11SK2DCM：2.10fl 130flP——工話門?血直貝貫促女r——曲I劃12?越訊*0口亦圖圖1應(yīng)變片測(cè)得的懸臂梁特性數(shù)據(jù)曲線-?n-—-OKIaD00<11tlD<1.310D-?n-—-OKIaD00<11tlD<1.310DJQOO4D0D.^DO0GEHOOBOOOMD1OE1」DCM.泗14KM￡d1KOITOD1SflDI900?CUD21Ki2；3K2JKiQ'□v—sen譽(yù)諄妙砂姒——K>K-1I曲——BI51I^WBJdfiXK.圖圖2無線加速度節(jié)點(diǎn)測(cè)得的懸臂梁特性數(shù)據(jù)曲線ITFlLU4.44)04000.4MI iMi￡W QSiA、沁iM24001AM iJWS.-Wj側(cè)ITFlLU4.44)04000.4MI iMi￡W QSiA、沁iM24001AM iJWS.-Wj側(cè)9財(cái)*朋+JM壘期4.Mt耳側(cè)IWIMil呻￥^―扭!弼1SMMHX4313V 血I卵SfigMUTioiEJ ?:riri5WZufXw.圖3對(duì)懸臂梁進(jìn)行的頻譜分析圖4利用excel直線擬合功能計(jì)算非線性誤差2.壓力傳感器特性測(cè)量數(shù)據(jù)分析F——:K?l劊I2WHM5己衣P XH51I2WHM4OT3J5I3：fidOWfidO.DOQQ/1QDQ2000.3QDD.SDODJEDOOTOQQJ9DOD.Kfl'1DO01.1C01JMD1.Ml1JQD1.SDO1￡?12.壓力傳感器特性測(cè)量數(shù)據(jù)分析F——:K?l劊I2WHM5己衣P XH51I2WHM4OT3J5I3：fidOWfidO.DOQQ/1QDQ2000.3QDD.SDODJEDOOTOQQJ9DOD.Kfl'1DO01.1C01JMD1.Ml1JQD1.SDO1￡?1.70011flK2JXH2.101220023MPii；I圖5壓力傳感器特性數(shù)據(jù)曲線7OTGOTO500加4CG100壓力計(jì)的標(biāo)定y=214.BSjc-5.5011>*壓A91litCMpa)E200圖6利用excel直線擬合功能計(jì)算非線性誤差實(shí)驗(yàn)加載砝碼（Kg）012345加載（陸）1.15156.23304.63448.73599.52748.4卸載（陸）2.58154.8305.58449.69600.95745.06靈敏系數(shù)（陸/Kg）155.08148.4144.1150.79懸臂梁頻率（Hz）8.456.415.514.914.43回程誤差（應(yīng)變）-1.431.43-0.95-0.96-1.433.34加速度計(jì)測(cè)得的頻率（Hz）8.56.355.574.984.49非線性誤差（％）0.419

表2活塞壓力計(jì)測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)壓力測(cè)試（Mpa）00.511.522.53加載（陸）12.1993.31202.1307.08417.78537.55646.82卸載（陸）10.28108.58214.51320.44431.14540.89642.05靈敏系數(shù)（陸/Kg）162.24217.58209.96221.4239.54218.54回程誤差1.91-15.27-12.41-13.36-13.36-3.344.77非線性誤差（％）2.8033.■i3.■i荷重測(cè)量數(shù)據(jù)分析P——2Cr15ii；WSjw*?i為omhiGDOOfl1tlD<1.^100SflD04000.5000GEHO701□ADOD90tl1DCdI1CG1：a]QI300I-HD1 7K1^1SK2000:2.100：￡XC330fl5101520荷重測(cè)試-ioao加-1500-3000-3500-4000y=-123.a3x-O.9W荷重刻iit(Ke)載一-2000E-25005101520荷重測(cè)試-ioao加-1500-3000-3500-4000y=-123.a3x-O.9W荷重刻iit(Ke)載一-2000E-2500圖8利用excel直線擬合功能計(jì)算非線性誤差表3自制荷重裝置測(cè)量數(shù)據(jù)荷重測(cè)試（Kg）02.557.51012.5加載（陸）-0.54-325.21-650.68-975.16-1299.6-1623.5卸載（陸）-0.14-325.01-649.09-974.36-1298.6-1623.9回程誤差-0.4-0.2-1.59-0.8-10.4靈敏系數(shù)（陸/Kg）-129.868-130.188-129.792-129.776-129.56荷重測(cè)試（Kg）1517.52022.52527.5加載（陸）-1948.2-2272.9-2597.3-2922.4-3245.7-3572卸載（陸）-1949-2271.5-2597.9-2922