針對巖土工程邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象中巖土內(nèi)部位移變化監(jiān)測需求,設(shè)計(jì)制作了一種基于微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）加速度計(jì)陣列的測斜儀。該測斜儀系統(tǒng)由一個基于STM32控制模塊和8個由三軸的加速度計(jì)單元模塊構(gòu)成。各單元模塊空間位置改變,各加速度計(jì)的輸出經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后通過串口傳輸?shù)絇C端,利用卡爾曼濾波算法與基于歐拉角的姿態(tài)解析算法,實(shí)現(xiàn)測斜儀傾斜變化以二維圖形方式顯示。 

【文章來源】：傳感器與微系統(tǒng). 2020,39(09)CSCD

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

陣列式測斜儀結(jié)構(gòu)框圖

通過姿態(tài)解析運(yùn)算將單元模塊傾斜時的加速度計(jì)輸出解析為對應(yīng)坐標(biāo)向量，將單個監(jiān)測單元長度設(shè)定為空間坐標(biāo)模長，就得到一個監(jiān)測單元的向量表達(dá)式。以編組底端單元模為原點(diǎn)將每個模塊對應(yīng)的向量進(jìn)行矢量疊加就能得出整體的空間姿態(tài)。2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

陣列式測斜儀硬件部分是由單元模塊、控制模塊構(gòu)成。由單軸加速度計(jì)ADXL103與雙軸加速度計(jì)ADXL203和模擬開關(guān)芯片與門電路芯片構(gòu)成單元模塊，單元模塊有4種電路設(shè)計(jì)，是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采用單元，不具備數(shù)據(jù)處理功能;電壓跟隨器電路、電源電路、STM32單片機(jī)和AD芯片的外置電路設(shè)計(jì)在控制模塊上，主要完成對單元模塊的控制同時采集單元模塊的加速度計(jì)輸出信號進(jìn)行運(yùn)算處理，一個控制單元與8個單元模塊共同構(gòu)成一個單元編組用于構(gòu)成一個可以完成最小監(jiān)測功能的單元。最小測量單元功能與結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。其中單元模塊使用ADXL103和ADXL203加速計(jì)組合構(gòu)成三軸加速度計(jì)作為感知單元，配合開關(guān)與邏輯芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)編組功能。為了提高精度，在傳感器信號輸出端采用0.1μF電容構(gòu)成低通濾波，同時將傳感器輸出帶寬限定在50Hz。模塊電路設(shè)計(jì)有4種電路(圖4中Moudle＿A/B/C/D)，單片機(jī)的兩路高低電平組合對應(yīng)可以對單元模塊進(jìn)行控制，4種電路除門電路組合方式不同，其它設(shè)計(jì)部分相同，原理圖如圖4。最終實(shí)物圖如圖5所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3128264