發(fā)布時間：2017-06-02 06:15

  本文關鍵詞：基于WIFI的高速高采樣率無線聲波檢測系統(tǒng)的研制與應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在現(xiàn)代工程中,大型工程結(jié)構(gòu)如橋梁、大壩、隧道等存在缺陷或裂縫,都會對工程質(zhì)量以及安全造成極大的影響。現(xiàn)有對工程結(jié)構(gòu)及其質(zhì)量進行檢測的方法中具有代表性的是聲波檢測法,傳統(tǒng)的聲波檢測是利用聲波檢測儀進行數(shù)據(jù)采集,聲波檢測儀大多是采用串口等有線傳輸,數(shù)據(jù)傳輸速率低、信號傳輸?shù)膶崟r性不夠,采樣率不高,儀器體積大且笨重,加重了檢測工作的負擔,在較惡劣的工礦環(huán)境中,測點多、布線難,使工程質(zhì)量檢測受到了很大的局限性。隨著無線通信技術的崛起,WIFI以其高速高可靠性和傳輸距離遠等優(yōu)點,在工業(yè)和人們生活中得到了廣泛的應用。本文針對現(xiàn)有聲波檢測系統(tǒng)存在的問題,結(jié)合WIFI無線通信技術,研制一種高速高采樣率的無線聲波檢測系統(tǒng),根據(jù)實際應用的要求,實現(xiàn)了系統(tǒng)硬件電路和軟件程序的設計,以及應用軟件的開發(fā),最后對整個系統(tǒng)的性能進行了測試,通過實際工程應用驗證了系統(tǒng)的可行性。具體研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)根據(jù)實際應用需求和系統(tǒng)所需的性能指標,研制了以STM32微控制器和WIFI無線模塊為核心的無線聲波檢測系統(tǒng),系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集電路和無線通信電路兩部分組成。通過硬件電路設計及軟件編程,系統(tǒng)的無線傳輸速率達150Mbps,數(shù)據(jù)采樣頻率高達1MHz,實現(xiàn)了無線聲波檢測系統(tǒng)的高速高采樣率;編寫數(shù)據(jù)采集與處理的軟件程序,實現(xiàn)了聲波發(fā)射與脈沖接收的高精度同步控制,并采用數(shù)據(jù)幀傳輸協(xié)議進行數(shù)據(jù)的無線傳輸,有效保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?2)根據(jù)無線聲波檢測系統(tǒng)的實際應用操作要求,利用LabVIEW平臺開發(fā)了基于Windows系統(tǒng)的配套應用軟件,采用模塊化的設計原則,開發(fā)了數(shù)據(jù)采集軟件和信號分析軟件。通過TCP/IP通信協(xié)議,實現(xiàn)了應用軟件與聲波檢測系統(tǒng)WIFI模塊之間的通信;利用LabVIEW自帶的信號處理與分析單元編寫了信號分析軟件,實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的處理分析以及對檢測對象的質(zhì)量評價。(3)對無線聲波檢測進行系統(tǒng)性能測試及實際工程應用。首先,測試了系統(tǒng)在開闊環(huán)境和有障礙物環(huán)境下的無線通信距離,以及系統(tǒng)的抗干擾能力和系統(tǒng)的丟包率,結(jié)果表明:系統(tǒng)在開闊環(huán)境下無線通信距離達1000 m,在有障礙物環(huán)境下無線通信距離達80 m,實際無線通信距離與應用環(huán)境有關;系統(tǒng)通過長時間進行大量數(shù)據(jù)的無線傳輸,數(shù)據(jù)丟包率為零,系統(tǒng)穩(wěn)定且抗干擾能力強。然后,通過對室外無損檢測質(zhì)量模型進行檢測,并對采集的數(shù)據(jù)進行分析,對比有缺陷和無缺陷的波形差異,判斷了檢測對象的質(zhì)量,驗證了無線聲波檢測系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。本文所研究的系統(tǒng)結(jié)合實際應用需求,將聲波檢測系統(tǒng)與主機端分離,提高了工程質(zhì)量檢測的靈活性和可靠性,具有一定的實用意義和廣闊的應用前景。
【關鍵詞】：WIFI無線通信 高速 高采樣率 聲波檢測 LabVIEW
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP274;TN92
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 本研究課題的背景及意義9-10
• 1.2 聲波檢測系統(tǒng)10-12
• 1.2.1 聲波檢測技術10
• 1.2.2 聲波檢測儀的國內(nèi)外發(fā)展概況10-12
• 1.3 無線通信技術12-16
• 1.3.1 主流無線通信技術12-16
• 1.3.2 WIFI無線通信技術16
• 1.4 本文研究內(nèi)容16-18
• 第2章 無線聲波檢測系統(tǒng)總方案的設計18-25
• 2.1 系統(tǒng)的整體設計步驟18-19
• 2.2 設計目標19
• 2.3 無線聲波檢測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)19-22
• 2.3.1 系統(tǒng)構(gòu)成20-21
• 2.3.2 系統(tǒng)工作過程21-22
• 2.4 系統(tǒng)的關鍵技術22-23
• 2.4.1 信號接收與脈沖發(fā)射的同步控制22-23
• 2.4.2 聲波檢測裝置WIFI模塊與用戶控制端之間的通信23
• 2.4.3 數(shù)據(jù)TCP/IP協(xié)議封裝的實現(xiàn)23
• 2.5 本章小結(jié)23-25
• 第3章 無線聲波檢測裝置的研制25-43
• 3.1 無線聲波檢測裝置的總體結(jié)構(gòu)25
• 3.2 數(shù)據(jù)采集單元的設計與實現(xiàn)25-34
• 3.2.1 STM32的簡介26-27
• 3.2.2 數(shù)據(jù)采集單元的硬件電路設計27-31
• 3.2.3 數(shù)據(jù)采集單元的軟件設計31-34
• 3.3 無線通信單元的設計與實現(xiàn)34-42
• 3.3.1 無線通信模塊選型34-36
• 3.3.2 無線通信單元的硬件電路設計36-38
• 3.3.3 無線通信單元的軟件設計38-40
• 3.3.4 數(shù)據(jù)幀協(xié)議的設計40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 無線聲波檢測系統(tǒng)應用軟件的開發(fā)43-58
• 4.1 應用軟件開發(fā)平臺43-48
• 4.1.1 LabVIEW軟件開發(fā)平臺簡介43-45
• 4.1.2 TCP/IP協(xié)議介紹45-46
• 4.1.3 LabVIEW內(nèi)嵌的TCP/IP功能的實現(xiàn)46-48
• 4.2 應用軟件的設計思路48-49
• 4.2.1 應用軟件總體組成模塊48-49
• 4.2.2 應用軟件的優(yōu)化設計49
• 4.3 數(shù)據(jù)采集軟件的設計49-52
• 4.3.1 無線網(wǎng)絡連接49-51
• 4.3.2 數(shù)據(jù)采樣51
• 4.3.3 數(shù)據(jù)存儲51-52
• 4.4 信號分析軟件的設計52-57
• 4.4.1 信號分析算法的實現(xiàn)52-53
• 4.4.2 數(shù)據(jù)加載53-55
• 4.4.3 數(shù)據(jù)分析55-56
• 4.4.4 檢測報告生成56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第5章 系統(tǒng)測試與工程應用58-71
• 5.1 系統(tǒng)測試58-60
• 5.1.1 數(shù)據(jù)采集測試59
• 5.1.2 系統(tǒng)整體測試59-60
• 5.2 系統(tǒng)性能測試60-64
• 5.2.1 無線通信距離測試60-62
• 5.2.2 系統(tǒng)抗干擾能力與丟包率測試62-64
• 5.3 工程應用64-69
• 5.3.1 橋梁預應力管道注漿質(zhì)量無損檢測模型簡介64-65
• 5.3.2 工程質(zhì)量檢測流程65-68
• 5.3.3 結(jié)果分析68-69
• 5.4 本章小結(jié)69-71
• 第6章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 總結(jié)71
• 6.2 展望71-73
• 參考文獻73-76
• 致謝76-77
• 附錄：攻讀學位期間取得的成果77

【共引文獻】

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本文編號：414437