A Zynq-Based Triaxial Vibration Sensing Station with GPS-Disciplined Timing

数码产品 噪音(视频) 计算机科学 加速度计 工作流程 工程类 晶体振荡器 电子工程 数据采集 模块化设计 信号处理 实时计算 信号(编程语言) 振动 全球定位系统 运动学 模拟 数据处理 移动设备
作者
Xiyuan Zhang,Yongqing Wang,Qisheng Zhang,Mingwei Qi,Jinhang Zhang,Jingwen Zhang,Xiaochang Liu
出处
期刊:Sensors [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:26 (16): 5089-5089
标识
DOI:10.3390/s26165089
摘要

Deep drilling equipment operates under high-load, strong-vibration, intermittent-impact, and variable environmental conditions, which motivate sensing systems that provide low-noise acquisition, synchronized triaxial measurements, local data integrity, and quantitative measurement-chain characterization. This paper presents a Zynq UltraScale+ MPSoC-based triaxial vibration sensing station for deep drilling equipment applications. The modular station integrates conditioned-voltage triaxial accelerometer interfaces, analog signal conditioning, 24-bit simultaneous analog-to-digital conversion, electrical isolation, local solid-state-drive storage, Ethernet/wireless communication, and GPS-disciplined oven-controlled crystal oscillator (OCXO) timing. The programmable logic performs deterministic acquisition, GPS pulse processing, oscillator calibration, and DMA transfer, while the processing system facilitates storage, network communication, device-state management, and host computer interaction. The sensing electronics are evaluated through zero-input noise, an experiment-specific input-amplitude-to-noise ratio, gain linearity, thermal stability, repeatability, and station-to-station local-PPS timing tests. The characterized electronics achieve a mean equivalent input noise of 0.31 microvolts, a test-derived ratio of 135.08 dB, and a mean station-to-station local-PPS falling-edge difference of 0.34 microseconds. A lightweight post-acquisition interpretation workflow using learnable multichannel weighted fusion, a convolutional autoencoder, a training-distribution-based quantile threshold, and an auxiliary classification branch achieves 0.9705 accuracy and 0.9704 F1-score on a public triaxial bearing dataset under the reported protocol. A crane-based experiment evaluates deployment feasibility and the sensing-analysis workflow using controlled operating events and a removable stationary mass disturbance. The results provide an engineering sensing basis for distributed monitoring studies on deep drilling equipment.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
路人404完成签到,获得积分10
1秒前
王哈哈发布了新的文献求助10
2秒前
lamp发布了新的文献求助10
2秒前
淡淡的邑完成签到,获得积分10
2秒前
小小zoe完成签到,获得积分20
2秒前
领导范儿的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
小马甲的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
斯文败类的应助被科研通管家采纳,获得10
3秒前
v0id的应助被科研通管家采纳,获得10
4秒前
顾矜的应助被科研通管家采纳,获得10
4秒前
Akim的应助被科研通管家采纳,获得10
4秒前
小鹿5460的应助被科研通管家采纳,获得10
4秒前
Owen的应助被科研通管家采纳,获得10
4秒前
ding的应助被科研通管家采纳,获得10
4秒前
小马甲的应助被科研通管家采纳,获得10
4秒前
所所的应助被科研通管家采纳,获得10
4秒前
小马甲的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
初景发布了新的文献求助10
5秒前
集电小子的应助被科研通管家采纳,获得20
5秒前
Lucas的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
小二郎的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
5秒前
93发布了新的文献求助10
5秒前
Akim的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
cy完成签到,获得积分10
5秒前
CipherSage的应助被科研通管家采纳,获得10
5秒前
慕青的应助被蕊蕊采纳,获得10
7秒前
7秒前
shansimay完成签到,获得积分10
8秒前
菜菜完成签到,获得积分10
8秒前
小小淘气怪完成签到,获得积分10
9秒前
和谐白云完成签到,获得积分10
9秒前
康康XY发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
YY发布了新的文献求助10
10秒前
沉默太清完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
白鸽乐章完成签到,获得积分10
11秒前
桃博完成签到,获得积分0
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8143717
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9543062
关于积分的说明 21655544
捐赠科研通 7729236
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3422144
关于科研通互助平台的介绍 2547439
邀请新用户注册赠送积分活动 2464956