鋼絲繩是在各種工程應用中應用極為廣泛的一種撓性構件。鋼絲繩作為牽引、承載的重要部件，一旦發生斷裂，后果將非常嚴重。因此，對鋼絲繩的無損檢測和監測，對于消除安全隱患有著至關重要的意義。隨著鋼絲繩無損檢測技術的不斷發展，各種新型的現場檢測儀器不斷推出。但是因為鋼絲繩無損檢測要求的數據傳輸速率較高，所以目前在信號的傳輸方式上大多采用有線傳輸。考慮到鋼絲繩工作環境的多樣性和復雜性，有線傳輸方式越來越難以適應各種復雜的環境，本文提出了一種基于nRF24L01的無線傳輸方式下的鋼絲繩無損檢測方法。
1 鋼絲繩無損檢測系統硬件設計
1．1 系統總體結構圖
鋼絲繩無損檢測系統由數據采集端和接收處理端組成。數據采集端系統框圖如圖1所示，主要分為：傳感器模塊，A／D采集模塊，LM3S1 138處理器模塊，RF24L01無線模塊。其中傳感器部分采用華中科技大學機械學院無損檢測實驗室具有自主知識產權的無損檢測傳感器，該傳感器由2個霍爾元件和1個旋轉編碼器組成，輸出4路模擬信號，1路脈沖信號。經過信號處理模塊將4路模擬信號分離出4路交流信號和4路直流信號，分別代表鋼絲繩的損壞情況和粗細。在脈沖信號的上升沿到來時對8路模擬信號進行采集，并將A／D轉化得到的結果進行數據封裝，最后利用SPI接口寫入RF24L01模塊實現無線傳輸。
本文引用地址：http://www.104case.com/article/201611/322832.htm
接收處理端系統框圖如圖2所示，主要分為：RF24L01無線模塊，LM3S1138處理器模塊，PC機終端。PC機終端向LM3S1138處理器模塊發送開始接收的命令，在LM3S1138處理器模塊收到PC機終端的命令后，啟動RF24L01無線模塊，接收數據采集端發送的數據。在接收到數據后，LM 3S1138處理器模塊對數據進行解析，并通過串口或USB將數據傳送到PC機，PC機終端收到數據后，對數據進行處理、存儲、顯示等一系列操作。
1．2 無線收發模塊設計
nRF24L01是一款工作在2．4～2．5 GHz世界通用ISM頻段的單片無線收發器芯片。無線收發器包括：頻率發生器、增強型SehockBurst TM模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調制器、解調器。輸出功率、頻道選擇和協議的設置可以通過SPI接口進行設置。極低的電流消耗：當工作在發射模式下發射功率為-6 dBm時電流消耗為9 mA，接收模式時為12．3 mA。掉電模式和待機模式下電流消耗更低。無線傳輸速率可以達到2 Mb／s，傳輸距離可達50 m以上，加上功率放大模塊后，傳輸距離可以達到300 m以上，能夠滿足對實時性要求較高的近距離無線數據傳輸場合。
圖3是基于nRF24L01芯片的無線收發模塊電路。圖中偏置電阻R2用來設置一個精確的偏置電流；C3，C4，L1和L2形成一個平衡轉換器，用以將nRF24L01上的差分RF端口轉換成單端RF信號；MOSI，MISO，SCK和CSN構成SPI接口，用來對nRF24L01內部寄存器的配置和數據的讀寫；CE信號用來控制nRF24L01的工作模式，IRQ用來指示nRF24L01的工作狀態。為了使芯片能夠穩定工作，必須在芯片電源輸入端加上小的濾波電容，以得到高質量的電源供電，從而使通信效果達到最佳。
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