[发明专利]一种无线振动测试系统及其振动测试方法

说明书

技术领域

本发明属于分布式振动测试技术领域，尤其涉及一种大型结构的无线振动测试系统及振动测试方法。

背景技术

大型结构的振动测试技术关系到对结构的安全性分析及结构的性能分析。出于成本考虑，现有的大型结构的测试的数据传输多数采用有线传输的方式，但由于被测目标的结构尺寸较大，信号从测试点到信号的采集模块之间的传输路径过长，导致信号在传输过程中衰减大、干扰多，从而影响到测试结果的准确性。

为了解决以上问题，人们开始采用无线的方式进行测试数据的传输，现有振动测试系统通常是通过数据包的传输来实现测试信号同步，主要是基于时间信息交换的时间同步协议，然而，在大型无线传感器网络中，网络规模的不断扩大使得网络直径不断增加，从而导致了节点跳距的增加，同步误差随跳距的累积问题过于突出，以至于高精度的时间同步难以在大规模无线传感器网络中实现，同步精度较低。有鉴于此，有必要提出一种在测量精度及同步精度上都有所提高的大型结构无线振动测试系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以提高同步精度的无线振动测试系统及振动测试方法。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种无线振动测试系统，包括：振动信号采集单元，所述振动信号采集单元设置于待测目标上，用于采集待测目标上的数据；无线信号中继节点，用于转发数据及同步信号，所述振动信号采集单元通过至少一个无线信号中继节点将数据传送至下述中心节点；中心节点，用于接收和处理所述振动信号采集单元采集到的数据，所述中心节点通过所述无线信号中继节点向所述振动信号采集单元发送同步信号；测试系统根据同步信号由中心节点至无线信号中继节点的中继次数分为1至N层，所述每个振动信号采集单元至少被一个无线信号中继节点或中心节点所发送的同步信号覆盖。

本发明更进一步的技术方案为：所述振动信号采集单元包括处理芯片、无线通信模块、无线同步接收模块、信号调理模块、加速度传感器及电源模块，所述信号调理模块与所述加速度传感器相连，所述处理芯片分别与所述无线通信模块及所述无线同步接收模块相连，所述无信通信模块向所述无线信号中继节点发送数据，所述无线同步接收模块接收所述中继节点或所述中心节点发送的同步信号。

本发明更进一步的技术方案为：所述无线信号中继节点包括处理芯片、无线通信模块、无线同步接收模块、无线同步发送模块及电源模块，所述无线通信模块、无线同步接收模块、无线同步发送模块均与所述处理芯片相连，所述无线通信模块将接收到的数据进行转发，所述无线同步接收模块接收来自所述中心节点或上一层无线信号中继节点的同步信号，所述无线同步发送模块向所述振动信号采集单元或下一层无线信号中继节点发送同步信号。

本发明更进一步的技术方案为：所述中心节点包括中央处理器、分别与中央处理器相连的无线通信模块和无线同步发送模块及电源模块，所述无线通信模块接收数据，所述无线同步发送模块向所述无线信号中继节点或振动信号采集单元发送同步信号。

本发明更进一步的技术方案为：所述无线通信模块和所述无线同步发送模块及无线同步接收模块工作在不同频段，上一层的无线同步信号发送模块与下一层的无线同步信号接收模块工作在同一频段。

一种无线振动测试系统的振动测试方法，包括以下步骤：

提供振动信号采集单元，用于采集待测目标上的数据，所述振动信号采集单元设置于待测目标上；

提供无线信号中继节点，用于转发数据及同步信号，所述振动信号采集单元通过至少一个无线信号中继节点将采集到的数据传送至下述中心节点，

提供中心节点，用于接收和处理所述振动信号采集单元采集到的数据，所述中心节点通过无线信号中继节点向所述振动信号采集单元发送同步信号；

测试系统根据同步信号由中心节点至无线信号中继节点的中继次数分为1至N层，所述每个振动信号采集单元至少被一个无线信号中继节点或中心节点所发送的同步信号覆盖；

将所述振动信号采集单元设置于待测目标上，初始化系统中的各节点；

中心节点向整个网络发送同步时间ts，无线信号中继节点向各振动信号采集单元转发同步时间ts；

振动信号采集单元收到同步时间ts后，经无线信号中继节点向中心节点发出确认信息，并存储ts值；

中心节点收到确认信息后，等待其上的时钟运行至ts时刻，向整个网络发送同步指令，并由无线信号中继节点向振动信号采集单元转发；