發(fā)布時間：2021-08-16 10:48

　　實時位移是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測及振動控制所需的重要參數(shù),但固定參考點式位移計法及非接觸攝錄式位移測量法成本均較高,而加速度二次積分重構(gòu)位移算法受積分初始條件影響導致誤差可控性差。本研究利用Arduino開源微控制器平臺的開放性和微電子機械系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical-Systems,MEMS）型加速度計的成本優(yōu)勢,結(jié)合內(nèi)嵌式加速度重構(gòu)位移Lee算法對積分初值條件的低依賴性特征,開發(fā)了一種低成本、加速度和動態(tài)位移直接測量系統(tǒng),并配合內(nèi)置SD卡模塊實現(xiàn)了實時采樣、數(shù)據(jù)存儲功能�；谛⌒驼駝优_對比實驗,驗證了該系統(tǒng)對簡諧振動、地震動加速度、橋梁墩頂橫向位移測量的有效性和精度。結(jié)果表明:地震動加速度激振下,該系統(tǒng)與成熟加速度測量系統(tǒng)峰值誤差低于7%;實測橋梁墩頂橫向位移激振下,該系統(tǒng)與線性可變差動變壓器式相對位移計（Linear-Variable-Differential-Transformer,LVDT）最大測量誤差低于10%。 

【文章來源】：傳感技術(shù)學報. 2020,33(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

Arduino型振動采集系統(tǒng)

在實現(xiàn)Lee算法的嵌入式開發(fā)時,本研究選用典型結(jié)構(gòu)卓越頻率上限fT和常用的系統(tǒng)采樣頻率fs(本研究中取100Hz),利用MATLAB、根據(jù)式(3)～式(7)計算出有限脈沖響應窗時間點數(shù)N、最優(yōu)正則系數(shù)λ、線性代數(shù)綜合算子L等參數(shù),并利用 Arduino IDE程序編譯環(huán)境,將式(2)的算法及 MATLAB 計算出的位移重構(gòu)系數(shù)矩陣C進行成功編譯后,燒錄入Arduino微控制器中,實現(xiàn)加速度重構(gòu)位移的Lee算法嵌入式開發(fā),并對開發(fā)完成的實時位移數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行振動臺試驗驗證,以考察其可靠性和精度。具體的硬件和軟件開發(fā)流程如圖2所示。3 實驗驗證及結(jié)果討論

驗證實驗中,LVDT相對位移計安裝于固定在振動臺基礎上的門式鋼支架上,鋁制槽型架固定在臺面上用于穩(wěn)定布設加速度計和Arduino采集系統(tǒng),并作為LVDT的采樣點。Arduino采用9 V直流電池盒供電,LVDT、加速度計及數(shù)據(jù)采集儀采用實驗室直流供電系統(tǒng)。整個測試系統(tǒng)見圖3所示。3.2 振動臺輸入信號及評價指標

【參考文獻】：
期刊論文
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