基于Zig Bee的无线扭矩测量系统研究.pdf

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1、40传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第6期基于ZigBee的无线扭矩测量系统研究宋谦，马树元，黄杰，闪明才，谢虎(北京理工大学机械与车辆学院，北京100081)摘要：针对大型车辆载荷谱测量需要在高转速、扭矩和温度变化范围大、有油污等环境下进行扭矩测量的难题，建立了利用ZigBee技术对旋转的机械转轴进行测量的无线扭矩测量装置。系统用应变计作为敏感元件，测量装置固定于旋转轴上，通过ZigBee无线传输协议将测得数据发送到固

2、定在封闭系统内壁的接收装置上，然后通过串口传输给计算机。实验分析表明：在高转速要求高采样频率、通信环境复杂的条件下，测量装置工作性能良好，验证了该测量方案的可行性和可靠性。该装置适用于密闭环境中高速旋转轴的非接触、低功耗的扭矩的测量。关键词：ZigBee；扭矩测量；高采样频率；非接触；低功耗中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)06-0040--03ResearchonZigBee·basedwirelesstorquemeasurementsystemSO

3、NGQian，MAShu—yuan，HUANGJie，SHANMing—cai，XIEHu(SchoolofMechanicalEngineering，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China)Abstract：Aimingatproblemsthattorquemeasurementoflargevehicleloadspectrumneedtobecarriedoutinchallengeofhighrotationspeed，larg

4、erangeoftorqueandtemperatureandsmearyenvironment，wirelessZigBee—basedtorquemeasurementdeviceforrotatingshaftissetup．Straingaugeisusedassensitiveelementandmeasuringdevicearemountedtorotatingshaftandwirelesslysendmeasureddatastoreceiverdevicefixedonint

5、ernalwalloftheclosedsystemandtransmittocomputerthroughserialport．Experimentalanalysisshowthatthemeasurementequipmentworkswellinhighsamplingfrequencyandcomplicatedenvironment．Themeasurementschemeisverifiedfeasibleandreliable．Itisadequateforhigh—speedr

6、otationnon—contactandlowpowerconsumptiontorquemeasurement．Keywords：ZigBee；torquemeasurement；highsamplingfrequency；non—contact；lowpowerconsumption0引言扭矩的测量可通过多种方式实现J。在实际的工作随着大型车辆向高功率密度和高可靠性方向的发展，环境中，一些扭矩传感器的安装和测量都会受到限制，例作为车辆设计依据之一的载荷谱的测量尤为重要，而载荷如：密闭旋转的

7、发动机的内部等，测量环境的也多是油污和谱的测量需要通过测量扭矩实现。由于被测对象是转动灰尘。有学者研制了轧机传动轴扭矩动态监测系统、环轴，因此，扭矩信号需要通过无线通信技术实现。当安装线形球栅扭矩测量系统及无线无源声表面波(SAW)扭矩路费用昂贵、耗时、维护不方便时，无线通信技术体现出了传感器，但上述方法都不能在高速、高频的无线条件下它的优势—j，特别是在对线路有破坏作用的化学、振动、进行扭矩测量。活动部件等环境中，这些无线通信技术包括IEEE802．15．本文对基于ZigBee无线扭矩检测系统

8、进行了研究，该1／BT．IEEE802．15．4／ZigBee和WLAN等。与其他无线系统可以在高温、油污等环境恶劣的条件下使用，采用电池通信技术相比，ZigBee是一种低成本、低功耗的无线技术，供电结构小巧轻便，可以方便快捷地安装在转轴上，功耗较它主要应用于中速(<100kbps)数据传输的传感网络。它低，系统具有休眠模式，可长时间工作。本文对采样速率、每个网络节点的高能量密度和简单的协议使得它很适合构高转速下的无线通信技术的可靠性和稳定性进行了分析与建无线传感器网络。实验研究。收稿日期：20