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PVDF薄膜的优点与PVDF传感器和WSN的振动信号测量系统的介绍
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由于PVDF薄膜能够方便、快捷、精确地测量弹性体的形变，因而在声学及振动测量方面具有较高的应用价值，其应用范围涉及工程、科研及医疗等领域。例如，可安装在梁体、壳体等结构的表面，作为声学及振动传感器，或用于识别梁体、壳体等结构的表面损伤；可以安装在轮胎内侧胎面，用于测量车辆行驶过程中胎面与路面的摩擦力，为车辆防抱死系统（ABS）及车辆稳定系统（ESP）提供实时的路面信息；可以贴附在人体皮肤表面，用于测量肌肉及血管的运动；还可以安装在路面上，用于高速公路收费处的车辆称重。
当被测数据点较多需要采用传感器阵列（如大型建筑物或复杂结构）、或传感器距离监控系统较远（例如远程医疗监控及诊断）时，传感器的输出信号不能直接连接到系统的数据采集端口。此时，可借助无线传感器网络和物联网技术来实现传感器数据的远程传输。本文针对上述应用领域，研制了基于无线传输的PVDF传感器数据采集系统，从而为大型复杂结构中振动传感器阵列的多点数据实时采集和传输提供了高效、可靠的解决方案。
1硬件构成
基于PVDF压电薄膜传感器和无线传输的振动信号测量系统硬件构成如图1所示。
图1 振动信号测量系统硬件构成
整个系统的实验装置包括振动信号测量模块和主控单元，前者集成了振动信号调理电路、AVR微处理器（ATmega 8A）以及nRF24L01无线收发模块，用于采集来自PVDF传感器的振动信号以及实现信号调理和无线传输功能；后者主要包括Cortex-M3微控制器（STM32F107VCT6）、SD卡和无线收发模块，用于接收并存储来自各传感器节点的数据。PVDF传感器贴附在被测的弹性体表面，如图2所示。
图2 振动信号测量系统实验装置
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