无线加速度传感器文献综述.doc

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1、无线加速度传感器文献综述一、研究现状无线加速度传感器是传感器技术、MEMS技术、微处理器和无线通信技术相结合的产物，由加速度传感器、微处理器、射频收发芯片及电源构成。H前，国内外无线加速度传感器，包括其他类型的无线传感器，按体系结构可分为三大类：(1)COTS(CommercialOffTheShelf)p点，该类节点屮的传感器、微处理器、通信模块等使川的都是现成的商用产品。典型代表有美国伯克利大学加州分校(UCB)的MICATelos节点，欧洲传感器研究项目小组开发的EyesIFX节点，屮科院研究的GAIN系列也属于该类节点。这种节点除了无

2、线传感器的共同特点外还具有低成木、短周期、技术门槛相对较低等优势，被备高校和研究机构广泛采纳，所以该类型的节点是最多的。(2)SOC(SystemOnChip)节点，该类节点只使用一个芯片，就可实现节点的数据采集、控制和通信功能。SOC节点通常都为特定的应用而开发，由于需要芯片设计能力，因此开发门槛较高，成果相对较少。典型代表有Rockwell科学实验室的WINS节点、麻省理工开发的uAMPS・lll等。(3)SmartDust节点，又称微型节点或尘埃节点。该类节点使用了业界最尖端的技术，体积只有几个平方毫米，通常为军事应用而开发，微型节点的

3、代表为SmartDust节点和SPEC节点，都由UCB研制。内嵌微处理器是无线加速度传感相比于传统传感器的又一特点，微处理器负责控制传感器进行数据的采集、处理和收发。二、无线加速度传感器的工作原理无线加速度传感器实际上就是将以加速度传感器为核心的数据采集模块、微处理器为核心的数据预处理模块、射频芯片为核心的无线传输模块，以及以微电池能量模块集成并封装在一个外壳内的系统。无线加速度传感器工作时，加速度传感器检测加速度信号(模拟信号)，然后送入A/D转换器使其转换为数字信号，在作A/D转换Z前，一般会设置信号调理电路，用来放大和滤波(如对建筑结构

4、的检测，由于大跨度桥梁等大型建筑结构的自振频率较低,而桥血振动、桥梁负荷冲击等对振动信号的影响又相对较大，因此，在A/D采样之前需对模拟信号作抗混滤波处理,以滤除或降低高频干扰)。A/D的输出传送给微处理器进行预处理并存储数据，得到的预处理加速度数据将送给无线收发模块进行无线传输。最麻,接受装置接收并数据传输给PC机作进一步的分析处理与显不。典型的无线加速度传感器节点结构由以下几个部分组成：(1)数据采集模块：用于对检测区域进行数据采集与信号调理。(2)数据处理模块：微处理器对整个传感器节点的操作进行控制，对数据进行预处理并存储。⑶无线传输模

5、块：以射频芯片为核心，根据IEEE802.15.4协议进行无线通信，传输控制信息并首发数据信息。(4)能量模块：为另三大模块提供电源，一般为微电池三、无线加速度传感器存在的问题无线加速度传感器仍然存在有待突破的问题⑴监测对象时，用有限的节点不能做到全面的反应对象的状态，例如对大型建筑桥梁的振动/加速度的监测，只能通过优化算法进行计算选择振动/加速度理论峰值点，这显然跟实际应用仍有并跖；(2)无线加速度传感器中内嵌微处理器，较Z传统传感器冇了信号数据预处理和存储并能管理控制信号采集和收发，然而尤其面对大熨项目,大量数据时微处理器的计算能力存储能

6、力还是捉襟见肘;(3)能耗问题，无线加速度节点的能耗主要集屮在数据采集处理以及无线通信，其中无线通信耗能最大，尽管采用ZigBee技术的耗能情况与其他无线通信技术相比已经较低，节点屮依靠电池供能，若能降低节点功耗或者提高电池储能无疑将使节点工作时间更长目前在电源方面的处理问题主要是开发可充电电池。(比如通过USB接口充电)以及研发可川于无线传感器节点的太阳能电池(4)传输距离速率有限，基于ZigBee技术的无线加速度传感器数据传输率最高达只有250kbps空屮传输距离只有300m有待提高。(CPUyy存储器能量模块锂电池天线射频模块(4)能量

7、模块：为另三大模块提供电源，一般为微电池2.2无线加速度传感器的主要性能技术指标无线加速度传感器是一个涉及传感、采样、射频等多领域的系统，它的性能技术指标包括动态特性、采集特性、射频特性、电气特性以及机械特性等,以北京必创科技的A301、A302系列传感器为例，详见表2・1。表2-1主要技术指标传感器的灵敏度、量稈、精度、频率响应、传输距离、传输速率、丁作温度范围以及电池是比较重要的性能指标也是选择传感器是的重要参考项H。无线加速度传感器综述出号tiiic*fWTiRAIIC忆MBMOt*口"圧」IT>&9I*WltMT5KHr，Mk-l叶二

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