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研究选用星型网络拓扑结构进行设计，整个构架由一个数据采集中心和多个无线传感采集节点组成。每个无线传感采集节点具有8个16位精度的AD通道，用于采集力平衡加速度传感器的加速度振动信号；无线传感采集节点主要完成对平台在各类荷载作用下的振动数据采集、初步分析、数据缓存、数据无线收发等功能，主要由振动传感单元、嵌入式低功耗处理器(包括8通道16位ADC+大容量存储)、无线收发单元、高容量电源单元等组成。数据采集中心主要完成对多个无线传感采集节点的协同控制、数据接收、数据分析、参数识别等功能，由高性能计算单元(PC机)、无线通信模块、移动电源以及与数据采集分析相应的嵌入式软件构成：数据以2．4 GHz的通用无线信道进行传输，分为数据信道与控制信道，每条数据信道独立占用一个频点，控制信道公用一个频点。数据信道负责采集数据的传输，控制信道负责完成各传感采集节点的参数设置。
2．2 低频振动传感器的选择
2．2．1 海洋平台结构振动特性
海洋平台结构长期服役在恶劣的海洋环境中，受到海风、波浪、海冰、船舶以及海洋生物等作用，会产生各种形式的振动。经过分析发现，这些振动多属于低频振动(一般地说，0．1～10 Hz的振动被称为低频振动)，因此，海洋平台结构是一类具有复杂结构的低频结构物。
海洋平台的受力情况可以划分为自由振动和受迫振动。海洋平台振动时受到的力主要有弹性恢复力、振动惯性力、阻止振动的阻尼力以及引起振动的干扰力等。自由振动是以海洋平台结构的固有频率振动的，可以用于检测平台结构的自身频率的变化。受迫振动是指受经常性或持续干扰力作用的海洋平台振动，受迫振动以干扰力的频率为振动频率，可用于测量结构的受力情况等。
海洋平台的振动情况是随机的，对其进行低频振动检测目前应用最多的振动检测仪器是低频加速度计，也即低频加速度传感器。对加速度传感器的分析选取是检测技术的关键，直接关系到测量的精度与准确性。
2．2．2 低频振动传感器的选择
目前，应用在结构振动检测领域的测振传感器主要是加速度传感器。加速度传感器是指可以把加速度这一物理量转变成便于测量的电信号的测试仪器，它是工业、国防等许多领域中进行冲击、振动测量常用的测试仪器。目前，常用的加速度传感器主要有机械传感器、MEMS加速度传感器、压电加速度传感器、力平衡加速度传感器、应变式加速度传感器等。低频振动检测属于弱信号检测范畴，对加速度传感器的低频特性、灵敏度要求较高。
MEMS加速度传感器是采用独立的芯片式结构构成的，它具有较好的灵敏度、线性动态范围和稳定性，但是一味地追求小型化导致其精度变差，在精度要求不高的振动测试中应用广泛；压电加速度传感器采用压电晶体制备，具有工作频带宽、体积小、重量轻、寿命长、安装方便、不易损坏等优点，可根据要求设定精度，但造价昂贵；力平衡加速度传感器通过测量振动位移求取振动加速度，具有动态范围广、频响范围宽、低频效应好等优点，造价适中，能够满足低频振动检测对传感器的需求。基于此，本设计选用力平衡加速度传感器来作为低频振动信号的拾取单元。

关键词： 海洋平台 安全评估 振动检测 无线传感器 加速度传感器