机械专业综合实验：无线测试系统实验报告.docx

无线测试系统综合实验报告实验名称：无线测试系统综合实验组员姓名及学号：学院名称：指导老师：实验日期：2015年11月26日实验目的本实验的主要目的：1) 了解无线传感器网络2) 学习无线应变节点，无线加速度节点，无线网关的使用3) 学习无线传感器网络采集及分析软件的使用4) 学习组建无线网络，完成悬臂梁应力及频率测量，完成压力传感器标定，及荷重测 量5) 比较无线测试与有线测试的区别二、 实验原理无线传感器网络是大量静止或移动的传感器以自组织和多跳的形式构成的无线网络，其 目的是协作的感知采集，处理和传输网络覆盖地区内感知对象的监测信息，报告给用户本实验测试系统采用ZigBee，它是一种新兴的短距离，低复杂度，低功耗，低数据率, 低成本的无线网络技术，它依据IEEE802.15.4标准，在若干个微小的传感器之间相互协调， 实现通信，可使用的频段有3个，分别是2.4GHz的ISM频段，欧洲的868MHz频段，以及 美国的915MHz频段，不同的频段可使用的信号分别是16，1，10个实验原理图如下：PC其他类型网络 比如工业以太网天线ZigBee 收发模块ZigBee 模块 FFDLUSB .ZigBee 协议的8位 低功耗MCU-b串口SPI X11111ZigBeeSPI广YZigBee /.协议的8 :11收发模块L——>位低功耗1111MCUVx kl天线ZigBee模块'FFD/RFD :L阀位及控制信号,1y1流量信号 、1流量传感器■J 1温度信号压力传感器压力信号阀门ZigBee实验原理图ZigBee网络主要由三种设备协调配合工作完成信息的收发、传输和计算。

ZigBee网络协 调器包含所有的网络信息，主要完成发送网络信标、建立一个网络、管理网络节点、存储网 络节点信息、寻找一对节点间的路由消息、不断地接收信息ZigBee全功能设备模块（FFD） 担任网络协调者，形成网络，可以跟其它FFD或精简功能装置（RFD）连接FFD具备控制 器的功能，可以提供信息的双向传输ZigBee精简功能装置（RFD）主要是发送信息给FFD 或从FFD处接收信息本次实验采用星状网拓扑结构，使多个无线传感器节点（即ZigBee中精简功能装置RFD） 通过网关（即全功能设备模块FFD）与电脑（即网络协调器）进行无线通讯实现实验数据的 收发、传输和计算，见下图三、 实验设备CSY2000 系列传感器与检测技术实验台、 SG402 无线应变节点、 A302 加速度节点、无 线网关S903、戴尔计算机、悬臂梁、应变片、活塞式压力计YU-600、自制荷重装置四、 实验框图|荷垂传寻签欝鈕节亡（眸片桥）U'ataex p戯癖妙:件礎圧力计实验数据曲线与表格悬臂梁应变测量数据分析SOO5W4.NWurn0 00ODOOfl 1dD(].^»O3<]D0 400 0.500 DGEUO 7m a ADO DKd 1 DCO I 1C01^DI 300 I -MD1 ED01j6(»1 7DO11 SK 2DCM ：2.10fl 130flP —— 工话门•血直貝贯促女 r ——曲I划12«越讯*0口 亦图 1 应变片测得的悬臂梁特性数据曲线-?n-—-OKIaD00<1 1tlD<1.310DJQOO4D0D.^DO0GEHOOBOOOMD1 OE1」DCM .泗 1 4KM £d 1 KO I TOD 1 SflDI 900 ?CUD 2 1Ki2；3K2JKiQ '□v — sen誉谆妙砂姒* —— K>K-1 I曲* ——BI51 I ^WBJdfiXK.图 2 无线加速度节点测得的悬臂梁特性数据曲线ITFlLU4.44) 0400 0.4M I i M i£W QSiA、沁 iM 2400 1AM iJW S.-W j側 9财 *朋 +JM 壘期 4.Mt 耳側IWIMil呻¥ ^―扭!弼 1SMMHX4 313V 血I 卵 SfigMUTi oiEJ •:riri 5 WZuf X w.图 3 对悬臂梁进行的频谱分析图 4 利用 excel 直线拟合功能计算非线性误差2.压力传感器特性测量数据分析F ——:K?l刽I2WHM5己衣 P XH51 I2WHM4OT3J5I3：fidOWfidO.DOQ Q/1QDQ2000.3QD D.SDO DJEDOOTOQ QJ9DO D.Kfl '1 DO01.1C01 JMD1 .Ml 1JQD1 .SDO 1 £® 1.70011 flK 2JXH 2.101220023MPi i； I图5 压力传感器特性数据曲线7OTGOTO500加4CG100压力计的标定y = 214.BSjc - 5.5011 >*压A 91 lit CMpa)E 200图 6 利用 excel 直线拟合功能计算非线性误差表 1 悬臂梁特性测试实验数据实验加载砝码（Kg）012345加载（陆）1.15156.23304.63448.73599.52748.4卸载（陆）2.58154.8305.58449.69600.95745.06灵敏系数（陆/ Kg）155.08148.4144.1150.79悬臂梁频率（Hz）8.456.415.514.914.43回程误差（应变）-1.431.43-0.95-0.96-1.433.34加速度计测得的频率（Hz）8.56.355.574.984.49非线性误差（％）0.419表 2 活塞压力计测量实验数据压力测试（Mpa）00.511.522.53加载（陆）12.1993.31202.1307.08417.78537.55646.82卸载（陆）10.28108.58214.51320.44431.14540.89642.05灵敏系数（陆/ Kg）162.24217.58209.96221.4239.54218.54回程误差1.91-15.27-12.41-13.36-13.36-3.344.77非线性误差（％）2.8033.■ i荷重测量数据分析P ——2Cr15ii；WSjw*»i 為omhiGDOOfl 1tlD<1.^100 SflD0 400 0.500 0GEHO701 □ ADO D90tl 1 DCd I 1CG1：a]QI 300 I -HD 1 7K1^ 1 SK 2000:2.100：£XC330fl5101520荷重测试-ioao加-1500-3000-3500-4000y= -123.a3x-O.9W荷重刻iit (Ke)载一 -2000E -2500图 8 利用 excel 直线拟合功能计算非线性误差图 7 自制荷重装置测量数据曲线表 3 自制荷重装置测量数据荷重测试（Kg）02.557.51012.5加载（陆）-0.54-325.21-650.68-975.16-1299.6-1623.5卸载（陆）-0.14-325.01-649.09-974.36-1298.6-1623.9回程误差-0.4-0.2-1.59-0.8-10.4灵敏系数（陆/ Kg）-129.868-130.188-129.792-129.776-129.56荷重测试（Kg）1517.52022.52527.5加载（陆）-1948.2-2272.9-2597.3-2922.4-3245.7-3572卸载（陆）-1949-2271.5-2597.9-2922-3246.9-3571.2回程误差0.8-1.40.6-0.41.2-0.8灵敏系数（陆/ Kg）-129.88-129.88-129.76-130.04-129.32-130.52非线性误差（％）0.028体重测量1号2号3号4号应变（陆）-7250.8-10350-8262.7-13582体重（Kg）55.8379.6963.62104.58六、 结论与收获。