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面向中小桥梁快速检测的无线充电传感器节点设计及测试平台研究
| 论文题名： | 面向中小桥梁快速检测的无线充电传感器节点设计及测试平台研究 |
| 关键词： | 桥梁健康监测;无线传感器网络;节点设计;振动信号采集 |
| 摘要： | 作为重要的交通枢纽，桥梁的安全运营关系着人民的生命财产安全和国家的经济建设，对桥梁结构的健康状况进行实时监测与评估具有重要的现实意义和应用价值。近年来，无线传感器网络在桥梁结构健康监测中的应用成为了该领域内研究的热点，其安装方便、维护成本低和部署灵活等特点使得基于无线传感器网络的监测系统逐步取代了传统布线式监测系统，但是无线传感器网络节点在数据处理和能量供应方面仍然存在一定的局限性。 本文着眼于无线传感器网络节点数据采集的精度和准确度以及无线充电方式的应用，并结合实际应用场景和要求，设计了一种面向中小桥梁快速检测的无线可充电传感器网络节点，并搭建了一套完整的桥梁振动信号采集监测平台，采用理论分析、软硬件设计、软件仿真和实验验证等方法完成了如下工作: 第一，基于低功耗、高精度的要求完成了无线传感器网络节点的硬件设计，满足低频桥梁振动信号的采集要求，并对节点上各模块的驱动程序、无线通信程序、AD转换处理程序进行编程设计，同时设计了能够实现数据显示和存储功能的上位机软件。 第二，基于电磁辐射完成了无线充电模块的设计，实现了将电磁能量转化为可用电能并存储在锂电池中，锂电池可以直接与节点相连，组成了无线可充电传感器网络节点。 第三，设计了一整套实验测试方案并对实验数据进行处理分析，对无线可充电传感器网络节点采集的桥梁振动信号的准确性和无线充电功率进行了实际测量和对比分析。实验的结果表明，采集到的桥梁振动信号准确性较高，可以满足桥梁健康监测的精度要求，桥梁健康状态的评估结果也比较准确，锂电池无线充电的功率达到4.5毫瓦，对无线可充电传感器节点的能量供应起到了一定的补给效果。 |
| 作者： | 孙若斌 |
| 专业： | 仪器科学与技术；测试计量技术与仪器 |
| 导师： | 严如强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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