基于WIFI的振動信號采集儀的研究與實現(xiàn).pdf

1、建筑受外力作用、機械設(shè)備運行都會產(chǎn)生振動信號。而這些振動信號中含有大量的結(jié)構(gòu)和設(shè)備運行狀態(tài)信息，通過分析這些振動信息可以很好的了解其運行狀態(tài)，在其出現(xiàn)細(xì)微故障但不至于產(chǎn)生較大隱患前將故障診斷出來，可以避免故障隱患帶來的較大損失。因此振動信號的采集與分析十分必要。目前有線式振動信號采集與分析儀器已經(jīng)比較成熟和完善，但是對于無線傳輸?shù)恼駝有盘柌杉难芯窟€不夠成熟和完善，因此本文進行了基于WIFI的振動信號采集儀的研究。
　　本文深入分

2、析和研究了LwIP協(xié)議棧的基本原理與實現(xiàn)方法，并根據(jù)振動采集儀儀上行發(fā)送的振動信號數(shù)據(jù)量大，下行發(fā)送的指令數(shù)據(jù)量小的特點對LwIP協(xié)議棧進行了改進。通過裁剪協(xié)議棧中不必要的功能，優(yōu)化協(xié)議棧阻塞窗口值的更新算法，采樣數(shù)據(jù)指針的傳遞方式，提高了振動信號數(shù)據(jù)的發(fā)送效率。
　　硬件設(shè)計上，本文設(shè)計了一種多類型可編程傳感器接口電路，可編程設(shè)置信號接入類型，如單端電壓輸入、差分電壓輸入、ICP輸入、交直流耦合。能夠接入位移、ICP加速度和速度

3、傳感器等多種類型的傳感器。采用24位高精度A/D，使采樣具有較高幅值相對精度。采樣頻率和通道增益可編程控制，為增益和采樣率控制提供了硬件保證。設(shè)計了SDIO_WIFI模塊接口電路，使信號可實現(xiàn)WIFI無線傳輸。
　　軟件設(shè)計上，移植了實時操作系統(tǒng)uC/OS-Ⅱ和改進了LwIP協(xié)議棧。實現(xiàn)了基于wifi的振動數(shù)據(jù)上傳和配置命令接收。同時，設(shè)計了ARM和計算機端數(shù)據(jù)采集的通訊協(xié)議，實現(xiàn)了電路參數(shù)的配置和采樣數(shù)據(jù)的有效傳輸。根據(jù)輸入信號

4、的特征，改變采集通道的增益以及A/D的采樣頻率，提高了信號采集精度和傳輸效率。
　　通過最終測試，本文設(shè)計的振動信號采集儀可以很好的實現(xiàn)各項功能。能夠通過指令切換不同的傳感器模式，能夠?qū)崿F(xiàn)0～40kHz頻率范圍內(nèi)的振動信號的采集，采樣幅值相對精度不大于0.2％，WIFI傳輸距離空曠環(huán)境中可達(dá)100m。同時系統(tǒng)在改進LwIP協(xié)議棧后的WIFI的傳輸速率最大可以達(dá)到4.5Mbps、丟包率不超過0.01％，明顯改善了振動數(shù)據(jù)量大時發(fā)送速