机械专业综合实验：无线测试系统实验选编.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： 了解无线传感器网络 学习无线应变节点，无线加速度节点，无线网关的使用。 学习无线传感器网络采集及分析软件的使用。 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。 比较无线测试与有线测试的区别。 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： 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。 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。 实验框图 实验数据曲线与表格 悬臂梁应变测量数据分析 图1 应变片测得的悬臂梁特性数据曲线 图2 无线加速度节点测得的悬臂梁特性数据曲线 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  表1 悬臂梁特性测试实验数据 实验加载砝码(Kg)012345加载(με)1.15156.23304.63448.73599.52748.4卸载(με)2.58154.8305.58449.69600.95745.06灵敏系数(με/ 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 压力传感器特性测量数据分析 图5 压力传感器特性数据曲线 图6 利用excel直线拟合功能计算非线性误差 表2 活塞压力计测量实验数据 压力测试(Mpa)00.511.522.53加载(με)12.1993.31202.1307.08417.78537.55646.82卸载(με)10.28108.58214.51320.44431.14540.89642.05灵敏系数(με/ 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(%)2.803 荷重测量数据分析 图7 自制荷重装置测量数据曲线 图8 利用excel直线拟合功能计算非线性误差  表3 自制荷重装置测量数据 荷重测试（Kg)02.557.51012.5加载(με)-0.54-325.21-650.68-975.16-1299.6-1623.5卸载(με)-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(με/ Kg)-129.868-130.188-129.792-129.776-129.56 荷重测试（Kg)1517.52022.52527.5加载(με)-1948.