本文關鍵詞：基于DSP的橋梁動撓度測量系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《長沙理工大學》 2009年

基于DSP的橋梁動撓度測量系統(tǒng)

張紅光  

【摘要】： 橋梁撓度與橋梁的承載能力和抵抗自然災害能力密切相關。因此橋梁撓度測量方法的研究和測量系統(tǒng)的研制對于橋梁安全性的評估、橋梁使用壽命的預測和抵御自然災害能力的評測有著重要的意義。 本文所研制的橋梁動撓度測量系統(tǒng)采用磁電式慣性速度傳感器采集橋梁振動信號。論文首先分析了磁電式速度傳感器的原理和橋梁在載荷作用下的振動特性,并對不同型號的傳感器的特性作了分析,為不同橋梁選擇不同型號的速度傳感器提供參考。根據速度傳感器和橋梁振動的特點,利用二次插值法擬合曲線及數值積分特點,得到既能提高數字積分的實時性又不降低積分精度的數字積分方法。用MATLAB數字信號處理工具箱設計了一個最小平方有限沖擊響應(FIR)低通濾波器,用以提高信號處理準確性。借助動態(tài)采集實驗平臺作了簡支梁受迫振動實驗近似模擬對橋梁的沖擊響應情況。使用渦流位移傳感器作為傳統(tǒng)橋梁動撓度測量方案與論文提出的新型動撓度測量方案進行對比并分析了誤差。 基于此測量系統(tǒng)架構,采用了具有強大的數字信號處理能力的德州儀器公司的TMS320LF2407A數字信號處理(DSP)芯片作為橋梁動撓度電測量的核心處理單元,提出一種基于長期在線橋梁動撓度測量系統(tǒng)。利用DSP自帶的10位模數轉換系統(tǒng)把模擬信號轉換為系統(tǒng)所需要的數字信號。在此基礎上,利用RS232異步串行通信接口將處理后的數據傳送至上位機以圖形和數字的方式顯示出來,并將橋梁動撓度關鍵數據以時間為檢索方式存儲在電腦上備查。文中詳細分析了系統(tǒng)設計方案和電子元器件的參數設置,針對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力提出了一個軟件抗干擾方案,對此系統(tǒng)進行了開發(fā)調試,完成了信號的采集與分析及軟處理測試,并試制了樣機,對后續(xù)的橋梁動撓度測量實際工程應用具有一定的參考價值。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：長沙理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：U446.2
【目錄】：

摘要5-6

ABSTRACT6-9

第一章 緒論9-13

1.1 選題的意義9-10

1.2 橋梁撓度測量國內外研究現狀10-11

1.3 課題研究工作11

1.4 測試系統(tǒng)組成與設計實現11-13

第二章 磁電式速度傳感器動撓度測量原理13-17

2.1 磁電式速度傳感器原理13-14

2.2 磁電式速度傳感器數學模型14-15

2.3 速度傳感器的選型15-17

第三章 磁電式速度傳感器動撓度測量算法設計17-35

3.1 動撓度測量實驗系統(tǒng)設計17-19

3.2 磁電式速度傳感器采集信號分析及軟件算法設計19-32

3.2.1 濾波器設計19-26

3.2.2 數字積分器設計26-28

3.2.3 振動信號趨勢項的消除28-32

3.3 磁電式速度傳感器測量效果分析32-35

第四章 測試系統(tǒng)硬件設計35-50

4.1 基于DSP 的動撓度測量系統(tǒng)硬件設計方案35-36

4.2 TMS320LF2407 內部硬件結構36-37

4.3 復位電路設計37-38

4.4 時鐘電路設計38-39

4.5 電源設計39-40

4.6 JTAG 接口設計40-41

4.7 內部存儲單元及外部存儲擴展41-44

4.7.1 內部存儲器41-42

4.7.2 外部總線與外部存儲器接口42-43

4.7.3 外擴程序和數據RAM43-44

4.8 A/D 接口設計44-46

4.9 通信接口設計46-48

4.10 硬件平臺調試與結果48-50

第五章 基于DSP 的數據采集系統(tǒng)軟件開發(fā)50-61

5.1 CCS 開發(fā)環(huán)境50-52

5.2 主程序設計52-53

5.3 濾波程序設計53-55

5.4 數字積分程序設計55-56

5.5 串行接口程序設計56-58

5.5.1 上位機程序設計56-57

5.5.2 下位機程序設計57-58

5.6 軟件抗干擾設計58-59

5.7 軟硬件聯調59-61

結論與展望61-62

參考文獻62-65

致謝65-66

附錄 攻讀學位期間發(fā)表的論文66

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本文編號：65354