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随着现代科学技术迅猛发展,传感器如今已经广泛应用于各个学科领域。传统传感器已不能满足现代工业自动化生产需求,未来传感器将向高可靠性、微功耗化、集成化、多功能化、数字化、无线网络化发展。磁致伸缩位移传感器具有精度高、可靠性好、寿命长等特点,基于IEEE 802.15.4的Zigbee无线传感网通信协议采用全球开放的2.4 GHz频段,具有低功耗、低成本、分布式、自组网,高可靠性及高安全性等特点,本文以“基于IEEE 802.15.4和Zigbee无线接口磁致伸缩位移传感器的研制”为题,通过对IEEE802.15.4与Zigbee无线接口磁致伸缩位移传感器相关软、硬件进行设计,结合相关实验,研制一款高性能高精度磁致伸缩位移传感器,并通过相关应用例验证其性能,具有重要学术价值与实际意义。论文从磁致伸缩位移传感器工作原理、传感器接口技术发展动态、无线传感网络结构发展、IEEE802.15.4标准进展等方面,分析国内外研究现状,主要研究工作包括:(1)开展基于IEEE 802.15.4与Zigbee无线接口磁致伸缩位移传感器硬件设计。确定无线接口磁致伸缩位移传感器的总体技术指标和设计方案,并详细讨论3种磁致伸缩传感器的时间测量方法;对MCU模块与ZigBee模块进行硬件设计,设计MCU的外围硬件,并重点研究XBee模块、PCB天线、balum电路设计三方面在Zigbee无线模块中的应用;结合caxa软件对电子仓外壳隔爆结构及相关参数进行设计,并讨论密封与安装螺纹所需的相关材料,使线接口磁致伸缩位移传感器能应用于危险场合。(2)开展基于IEEE 802.15.4与Zigbee无线接口磁致伸缩位移传感器软件设计。根据状态机编程思想,确定MCU模块的软件设计、低功耗控制流程、TDC-GP22程序设计方案;采用DIGI公司XBee模块作为无线通信接口模块,通过在Zigbee应用层协议中补充中石油A11物联网系统协议,重点研究XBee模块程序设计,以降低系统系统功耗。(3)试验结果与分析。采用美国DIGI公司XCTU测试软件,结合新会康宇测控仪器仪表工程有限公司开发的Zigbee模拟协调器、Zigbee模拟路由器、Zigbee无线位移传感器搭建测试平台,对无线接口磁致伸缩传感器功耗、非线性度、温度漂移进行测试。试验结果表明,电源使用10.6Ah电池本传感器工作寿命可达到2.5年,试验样机线性度都在0.01%F.S左右,温度漂移量最大为0.117mm,各指标均满足预期设计,说明本传感器具有较好实用性。(4)应用实例分析。结合相关应用实例,证明本文研制的基于IEEE802.15.4与Zigbee无线接口磁致伸缩位移传感器高效、可靠。