隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展,超聲波及其應(yīng)用技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用,超聲波基樁檢測(cè)技術(shù)在我國基礎(chǔ)建筑設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。針對(duì)目前市場(chǎng)上超聲樁孔檢測(cè)儀的傳輸信號(hào)較弱、信號(hào)采集數(shù)據(jù)較少、數(shù)據(jù)傳輸速度較小、成本較高等問題,采用硬件設(shè)計(jì)技術(shù)、嵌入式軟件技術(shù)、TCP/IP技術(shù)等,結(jié)合時(shí)變?cè)鲆婵刂扑惴?設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于UDP的超聲樁孔檢測(cè)儀的信號(hào)采集系統(tǒng)。本文的主要內(nèi)容如下:首先,本文研究了超聲樁孔檢測(cè)儀的檢測(cè)原理和超聲樁孔檢測(cè)儀的系統(tǒng)組成,并對(duì)系統(tǒng)組成及其每個(gè)部分進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述。本文設(shè)計(jì)了基于UDP的超聲樁孔檢測(cè)儀的信號(hào)采集系統(tǒng)的整體框架,并對(duì)兩個(gè)子系統(tǒng),超聲波換能器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和超聲波回波信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)介紹。其次,根據(jù)超聲波換能器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了超聲波換能器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。對(duì)超聲波換能器的工作原理和等效電路模型進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析,基于超聲波換能器的工作原理設(shè)計(jì)了換能器的驅(qū)動(dòng)電路,完成了超聲波換能器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了高壓脈沖的發(fā)射,從而驅(qū)動(dòng)換能器產(chǎn)生了超聲波。然后,基于超聲波回波信號(hào)處理系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了超聲波回波信號(hào)處理系統(tǒng),完成了超聲波回波信號(hào)的接收電路,實(shí)現(xiàn)了對(duì)超聲波回波信號(hào)的調(diào)理。設(shè)計(jì)了超聲波回波信號(hào)處理系統(tǒng)的軟件控制程序,制定了 UDP數(shù)據(jù)的傳輸格式,結(jié)合STM32和W5500構(gòu)成有線傳輸網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)了超聲波信號(hào)的采集與傳輸控制。并研究了時(shí)變?cè)鲆婵刂扑惴?根據(jù)TVG校正方法得到本文的TVG函數(shù)和DAC輸出函數(shù)。最后,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試和分析。網(wǎng)絡(luò)通信、超聲波信號(hào)、上位機(jī)顯示等測(cè)試結(jié)果表明:網(wǎng)絡(luò)連接穩(wěn)定,可以實(shí)現(xiàn)下位機(jī)與上位機(jī)之間的通信,網(wǎng)絡(luò)傳輸速度滿足系統(tǒng)需求;超聲波發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)穩(wěn)定,噪聲較小;上位機(jī)接收的數(shù)據(jù)完整準(zhǔn)確,數(shù)據(jù)可以進(jìn)行可視化處理,具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和推廣價(jià)值。
【學(xué)位單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP274.2;TB517
【部分圖文】：

（１）操作箱和上位機(jī)模塊：操作箱主要用來控制電纜的收放，進(jìn)而控制粧孔下??探測(cè)模塊的升降。上位機(jī)主要負(fù)責(zé)控制整個(gè)設(shè)備，并對(duì)回波信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理成像。??（２）多芯電纜：用于下放樁孔探測(cè)模塊、為樁孔探測(cè)模塊供電和傳輸信號(hào)。??（３）滑輪和支架：安裝在粧孔的上方，用于支撐樁孔下探測(cè)模塊，保證電纜在??收放過程中不扭轉(zhuǎn)ｊ??（４）樁孔探測(cè)模塊：包括收發(fā)一體換能器、控制電路、電機(jī)和羅盤，收發(fā)一體??能器主要負(fù)責(zé)超聲波的發(fā)射和接收：控制電路負(fù)責(zé)發(fā)射高壓脈沖以激勵(lì)換能器發(fā)??超聲波，并對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行采集傳輸；電機(jī)用來旋轉(zhuǎn)ｆ下設(shè)備；羅盤負(fù)責(zé)采集方??信息。??其中，上位機(jī)控制軟件和樁孔探測(cè)模塊為整個(gè)探測(cè)儀的核心。上位機(jī)軟件主要??為了配合超聲波處理系統(tǒng)、單片機(jī)控制系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)等其它硬件系統(tǒng)，??保障順利完成整個(gè)裝置對(duì)成孔井下環(huán)境的測(cè)繪任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下每個(gè)設(shè)定高度的??孔徑大小參數(shù)、轉(zhuǎn)輪羅盤參數(shù)、波形剖面參數(shù)等信息的收集和處理，數(shù)據(jù)通信鏈路??管理，波形數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)成像、實(shí)時(shí)存貯以及人機(jī)交互等功能。當(dāng)測(cè)量設(shè)備將數(shù)據(jù)上??至ＰＣ端軟件系統(tǒng)后，可以對(duì)正在執(zhí)行檢測(cè)任務(wù)的超聲波測(cè)量設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的狀??監(jiān)控和查看，并且還能對(duì)成孔井下環(huán)境進(jìn)行三維建模實(shí)時(shí)顯示，以此全面控制檢??

／ｐｙ＼碩士學(xué)位論文??ＭＡＳＴＥＲ＇Ｓ?Ｔｆｌ！：ＳＩＳ??塊即本文的信號(hào)采集系統(tǒng)。??２．２信號(hào)采集系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)??如前所述，超聲樁孔檢測(cè)儀的樁孔探測(cè)模塊是整個(gè)檢測(cè)設(shè)備的核心之一，也就??是本文的信號(hào)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)主要分為四大模塊：電源模塊、電機(jī)羅盤模塊、換能??器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、回波信號(hào)處理系統(tǒng)。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖如圖２．２所示。其中，電源模??塊為整個(gè)設(shè)備以及各芯片提供工作電源。電機(jī)用來旋轉(zhuǎn)井下設(shè)備，使超聲波均勻向??四周發(fā)射；羅盤負(fù)責(zé)采集方位信息，用來矯正旋轉(zhuǎn)角度。整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)控??制，實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的發(fā)射、傳輸以及數(shù)據(jù)的采集上傳的功能。??

頻換能器［２８］。本文所采用的壓電超聲換能器工作在水下，因此它屬于液體介質(zhì)換能??器，而且波形的發(fā)射和接收采用同一個(gè)換能器，所以屬于收發(fā)一體換能器。本文所??使用的換能器如圖３．１所示。??ｉｆ％??，（丨，??圖３．１收發(fā)一體換能器??３．１．１壓電超聲換能器的工作原理??壓電超聲換能器是由壓電陶瓷材料制作而成，壓電陶瓷是功能性陶瓷的一種，??也就是說其對(duì)光、電等物理量比較敏感的陶瓷。根據(jù)對(duì)施加到壓電陶瓷的作用力的??不同，壓電陶瓷產(chǎn)生的效應(yīng)可以分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。正壓電效應(yīng)是在壓??１０??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2855701