● 摘要
针对航空发动机叶片等旋转机构的物理量的测量，是对设备进行实时监控、保证设备正常运转的必要手段。长期以来，针对旋转件的测量一直是以金属滑环的测量方式为主。为了克服金属滑环测量中噪声大、易磨损、引线困难等不足，并提高测试的精度与灵活性，迫切需要一种短距离的无线通信方式来取代滑环。本文以旋转件的测量为背景，设计研制了一套基于ARM及蓝牙技术的无线测试系统。该系统可以安装在旋转轴上，对工作设备的压力，温度等物理量进行采集、放大、A/D转换，并通过蓝牙无线方式发送到PC机进行实时监控。论文首先分析了目前国内外旋转件测量的研究现状及各种测量方法的优势与不足，提出了利用短距离无线通信的方式来取代金属滑环等有线连接方式。进而对比了蓝牙，Wi-Fi，红外等无线通讯手段，结合实际测试背景，选择了抗干扰性强，体积小，功耗低的蓝牙通讯方式，给出了系统整体的软硬件设计方案。系统以基于CSR BC02的蓝牙模块及基于ARM7的LPC2146微控制器为核心，重点研究了采用HCI UART的蓝牙无线通讯方式。同时研究了锂电池供电的节能方案。为了减小测试过程中因传感器温度特性及非线性带来的测试误差，论文还讨论了基于TI PGA309的传感器信号温度补偿及非线性校正的电路及算法，可以在测试设备上完成温度补偿及非线性校正。在上位机采用LabWindows/CVI编制了显示与控制界面。论文的最后进行了旋转件无线测试的实验，对电路板在旋转轴上的安装及无线通讯的性能进行了实验与分析。实验结果证明电路板在旋转轴上安装可靠，基于HCI的蓝牙无线通讯软硬件工作正常，具备一定的抗干扰能力，满足实际测试场合的需要。从而证明了蓝牙无线通讯在旋转件测量中的应用是可行的，这种方式有效的摆脱了电缆的束缚，具有很高的灵活性。整个系统体积小，功耗低，安装简便，集采集、放大、调理、无线发射于一身，具有广阔的应用前景。