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

《長(zhǎng)沙理工大學(xué)》 2009年

基于DSP的橋梁動(dòng)撓度測(cè)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(zāi)害能力密切相關(guān)。因此橋梁撓度測(cè)量方法的研究和測(cè)量系統(tǒng)的研制對(duì)于橋梁安全性的評(píng)估、橋梁使用壽命的預(yù)測(cè)和抵御自然災(zāi)害能力的評(píng)測(cè)有著重要的意義。 本文所研制的橋梁動(dòng)撓度測(cè)量系統(tǒng)采用磁電式慣性速度傳感器采集橋梁振動(dòng)信號(hào)。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(dòng)特性,并對(duì)不同型號(hào)的傳感器的特性作了分析,為不同橋梁選擇不同型號(hào)的速度傳感器提供參考。根據(jù)速度傳感器和橋梁振動(dòng)的特點(diǎn),利用二次插值法擬合曲線及數(shù)值積分特點(diǎn),得到既能提高數(shù)字積分的實(shí)時(shí)性又不降低積分精度的數(shù)字積分方法。用MATLAB數(shù)字信號(hào)處理工具箱設(shè)計(jì)了一個(gè)最小平方有限沖擊響應(yīng)(FIR)低通濾波器,用以提高信號(hào)處理準(zhǔn)確性。借助動(dòng)態(tài)采集實(shí)驗(yàn)平臺(tái)作了簡(jiǎn)支梁受迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)近似模擬對(duì)橋梁的沖擊響應(yīng)情況。使用渦流位移傳感器作為傳統(tǒng)橋梁動(dòng)撓度測(cè)量方案與論文提出的新型動(dòng)撓度測(cè)量方案進(jìn)行對(duì)比并分析了誤差。 基于此測(cè)量系統(tǒng)架構(gòu),采用了具有強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理能力的德州儀器公司的TMS320LF2407A數(shù)字信號(hào)處理(DSP)芯片作為橋梁動(dòng)撓度電測(cè)量的核心處理單元,提出一種基于長(zhǎng)期在線橋梁動(dòng)撓度測(cè)量系統(tǒng)。利用DSP自帶的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需要的數(shù)字信號(hào)。在此基礎(chǔ)上,利用RS232異步串行通信接口將處理后的數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)以圖形和數(shù)字的方式顯示出來(lái),并將橋梁動(dòng)撓度關(guān)鍵數(shù)據(jù)以時(shí)間為檢索方式存儲(chǔ)在電腦上備查。文中詳細(xì)分析了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和電子元器件的參數(shù)設(shè)置,針對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力提出了一個(gè)軟件抗干擾方案,對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行了開發(fā)調(diào)試,完成了信號(hào)的采集與分析及軟處理測(cè)試,并試制了樣機(jī),對(duì)后續(xù)的橋梁動(dòng)撓度測(cè)量實(shí)際工程應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：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(cè)量國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11

1.3 課題研究工作11

1.4 測(cè)試系統(tǒng)組成與設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)11-13

第二章 磁電式速度傳感器動(dòng)撓度測(cè)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(shù)學(xué)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(dòng)撓度測(cè)量算法設(shè)計(jì)17-35

3.1 動(dòng)撓度測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)17-19

3.2 磁電式速度傳感器采集信號(hào)分析及軟件算法設(shè)計(jì)19-32

3.2.1 濾波器設(shè)計(jì)19-26

3.2.2 數(shù)字積分器設(shè)計(jì)26-28

3.2.3 振動(dòng)信號(hào)趨勢(shì)項(xiàng)的消除28-32

3.3 磁電式速度傳感器測(cè)量效果分析32-35

第四章 測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)35-50

4.1 基于DSP 的動(dòng)撓度測(cè)量系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案35-36

4.2 TMS320LF2407 內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)36-37

4.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì)37-38

4.4 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)38-39

4.5 電源設(shè)計(jì)39-40

4.6 JTAG 接口設(shè)計(jì)40-41

4.7 內(nèi)部存儲(chǔ)單元及外部存儲(chǔ)擴(kuò)展41-44

4.7.1 內(nèi)部存儲(chǔ)器41-42

4.7.2 外部總線與外部存儲(chǔ)器接口42-43

4.7.3 外擴(kuò)程序和數(shù)據(jù)RAM43-44

4.8 A/D 接口設(shè)計(jì)44-46

4.9 通信接口設(shè)計(jì)46-48

4.10 硬件平臺(tái)調(diào)試與結(jié)果48-50

第五章 基于DSP 的數(shù)據(jù)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(shè)計(jì)52-53

5.3 濾波程序設(shè)計(jì)53-55

5.4 數(shù)字積分程序設(shè)計(jì)55-56

5.5 串行接口程序設(shè)計(jì)56-58

5.5.1 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)56-57

5.5.2 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)57-58

5.6 軟件抗干擾設(shè)計(jì)58-59

5.7 軟硬件聯(lián)調(diào)59-61

結(jié)論與展望61-62

參考文獻(xiàn)62-65

致謝65-66

附錄 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文66

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【引證文獻(xiàn)】

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【參考文獻(xiàn)】

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【相似文獻(xiàn)】

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

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