MicroStrain 无线传感网络
监测航天飞机发射时的声震
航天飞机发射过程中火箭排气产生的噪音对航天器、地面设施和设备的安全产生了相当大的影响。累积的应力威胁着外露无保护系统的安全运行。
2011年7月8日，亚特兰蒂斯号航天飞机从肯尼迪航天中心发射升空。火箭推进产生的噪音和振动对航天器、周围设施和设备有害。
(图片来源：NASA/BillIngalls）
MicroStrain与美国国家航空航天局的研究人员合作，实施了一种无线传感器解决方案。该解决方案实现了基于网络的远场航天飞机发射声学监测,测试结果用准确、易于获取的现场数据证实了预测模型。
此外，部署的传感器网提供了实施可扩展的远程传感器网络的基础，该网络能够主动监测高价值、危险的系统。美国国家航空航天局火箭声学计划的首要目标是远程监测危险系统。
美国国家航空航天局特别感兴趣的一个监测系统是用于容纳各种类型加压流体的复合材料包覆式压力容器（COPV），COPV非常容易受到内部压力和靠近航天飞机发射带来的影响，这些系统的故障对任务的安全和保证构成了重大威胁。
由于可访问性有限和极端操作条件，传统的硬连线解决方案无法监测这些危险系统所经历的应变，考虑了各种系统后，发现MicroStrain 的传感解决方案满足了他们对这个特定项目的所有要求。
数据可视化
该项目侧重于量化声学和振动对远场设备的影响，严格的任务协议使研究人员在发射前后几天内无法进入测试区，发射顺序启动时间的不确定性使测试条件更加复杂。
因此，部署的传感器系统需要保持供电和警报，以应对发射时间窗口。这些条件要求无线传感器网络在有限的功率下运行，同时仍然能够捕捉发射声学短暂且动态特性的测量频率。
基于网络的数据管理，在这段时间内持续收集信息会产生大量难以导航和传输的数据，需要强大的数据管理策略来识别和分析关键阈值数据。
MicroStrain解决方案通过结合先进的电源管理技术、高性能无线节点及其创新的基于网络的数据管理平台Sensor Cloud，解决了数据收集问题和测试环境考虑因素，通过实施传感器的组合，能远程监测发射的远场声学、压力和振动。
G-Link-200 无线加速度节点
SG-LlNK-200 无线模拟信号传感器采集节点
MicroStrain为NASA提供了在此应用中实施无线传感器系统所需的所有硬件、软件和支持。系统硬件包括两个无线G-Link-200加速度节点、一个无线SG-Link-200应变计、一个无线WSDA数据采集基站和Sensor Cloud。
节点安装在自然频率较低的悬臂板上，这块板被安装在39B号航天飞机停机坪上，该停机坪与39A号航天飞机停机坪相邻，过去几次发射都是在这里进行的。在这个位置，该板暴露在距离航天飞机升空约7000英尺的声学和振动发射效应中，该情况下，远场声学就显得尤为重要。NASA之前进行的计算估计了不同距离的峰值声载荷，但这些水平并没有用于确定损伤效应。
航天器成功离开后，使用数据缩减来分离发射事件的传感器数据。最初，数据是在本地PC上收集的。由于五天的测量时间，计算机收集了超过3GB的信息，研究人员通过将大量数据上传到Sensor Cloud，解决了查看、导航和共享这些数据的问题。在Sensor Cloud上，MicroStrain支持工程师与研究人员合作，寻找和分析关键的威胁数据。SG-Link应变仪的两组加速度数据清楚地表明了峰值振动水平，结果使NASA能够计算火箭产生的等效静载荷，并将数据关联起来以分析预测。
可扩展平台除模型验证外，所述传感器网络对NASA研究人员的价值还包括能够通过无线方式扩展到多个地点和多种设备类型，无线网络可在研究人员无法访问有线网络的地方实施。
MicroStrain 的传感器解决方案节省了NASA的宝贵资源，并实现了设备和结构基于状态的可维护性。
G-LlNK-200 无线加速度节点
集信号调解、内置信号处理、无线通信、精确同步时钟于一身；内置一个三轴无线加速度传感器（±2 g or ±10 g）和一个温度传感器，可用来测试振动或加速度、或当作倾斜计使用。
✦ 优点 ✦
低功耗、电池寿命长
在线高速率三轴加速度计
简单完整的SDK软件开发包支持
无线传输可靠性，多数环境下无数据丢失
安装、组网方便，可升级的远距离无线传感器网络
✦ 应用 ✦
振动测试或监测
低倾斜或倾角测量
机械构件状态监测
飞行器、车辆等构件的健康监测
SG-LlNK-200
无线模拟信号传感器采集节点
SG-Link-200 是一款 3 通道无线模拟信号传感器采集节点，具有坚固的防风雨外壳。它包括板载可编程增益放大器、滤波器和高分辨率 ADC，用于精确测量各种类型的模拟信号传感器，包括应变片、载荷传感器、压力传感器和加速度传感器。
✦ 优点 ✦
高性能传感能力
3个差分输入通道
配置板载温度传感器
噪声水平低至 1μV p-p
针对应变片测量的板载分路校准能力
可在出厂时配置安装不同的惠斯通电桥桥路类型
坚固、防风雨的防护水平
IP-68 防护等级外壳封装
AMPSEAL 接头
-40~+85°℃的工作温度范围
M8 规格安装，带压缩限制器
可靠的数据采集能力
使用 LXRS 或LXRS+数据通讯协议的无损、同步和可扩展测量网络
支持使用 Sensor Connect(PC)、Sensor Cloud(web)或MSCL(API库)远程配置传感器节点并查看传感器数据
能够为许多应用程序配置
测量并报告原始数据和/或衍生参数
高达 1024 Hz 的采样率
支持连续采集、周期采集或事件触发采集操作
实时传输数据和/或将数据保存到板载存储器
✦ 应用 ✦
测试和测量
应变花测量
结构荷载和应力监测
非公路机械设备监测
基于状态的维护(Condition Based Maintenance，CBM)
应变、载荷、力、压力、加速度、振动、位移或扭矩传感数据采集
END
