无线传感器网络在应力数据采集系统中的应用（可复制论文）.pdf

摘要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:诵牡奈尴哂ακ莶杉低常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、节点机的软硬件设计和基于的应用程序的开发。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。丶蔧:无线传感器网络,电阻应变测量,网络协议,数据采集西北荡笱镀哐宦畚
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。厶川年牛月本人完全了解学校有关保护知识产权的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西北工业大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证,毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西北工业大学。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名:指导教师签名￥月秉承学校严谨的学风和优良的科学道德,本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用的内容和致谢的地方外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果,不包含本人或他人己申请学位或其它用途使用过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人学位论文与资料若有不实,愿意承担一切相关的法律责任。学位论文作者签名
第一章绪论课题的意义与背景应力应变测试分析是建筑、桥梁、石油、水利水电、机械行业需要经常进行的一项基本测试分析内容,用来测定现有设备中各构件运行时的真实应力状态,找出最大应力的位置及数据,从而评定设备的安全可靠性,为提高设备的出力和承载能力给出依据。因此它在工程设计和科学研究中十分重要】。用实验方法测定机械零件或结构构件中的应力和变形的一门学科称为实验应力分析【俊K陀αΨ治隼砺垡谎墙饩龌岛徒峁骨慷任侍獾囊恢种匾J段。这两种手段互相配合并各有其特点。应甩实验应力分析方法可解决结构设计中合理选择结构形状和尺寸;测定现有设备在运行过程中各构件的真实应力状态,找出最大应力的数值和部位,从而评定结构的安全程度;对破坏或失效的构件进行分析;校核应力的理论计算方法等等。实验应力分析的方法很多,其中主要有电阻应变测量方法、光弹性实验方法、脆性涂层法、云纹法、激光全息干涉法和激光散斑干涉法等。光弹性实验方法是最早发现的一种方法。它是利用偏振光通过环氧树脂等透明材料的受力模型获得干涉条纹图。然后借助于弹性力学或其它实验方法确定模型中各点的主应力方向和大小,从而测得整个模型的应力分布。这种方法不仅能解决平面结构问题,而且能解决空间结构问题。目前主要用于解决静态室温下模型应力问题。脆性涂层法是利用松脂酸钡等脆性涂料在构件表面上形成涂层。当构件受力而应力达到一定值时涂层产生裂纹。根据裂纹情况便可确定应力大小与方向。这种方法可在实际构件上测定全域性应力分布。但受温湿度影响大,测量应力大小的精度较低。可与电阻应变测量方法配合使用,先由脆性涂层法确定最大应力部位和方向,然后用后者精确测定最大应力值。云纹方法是用一组“试件栅”粘贴在构件表面上,它随试件变形,再重叠一块不变形的“基准栅”,由于干涉产生云纹图形。云纹的分布和试件变形情况之间有定量的几何关系,从而可