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本文通过对振弦式传感器的工作原理的研究以及在硬件系统中的实现,设计了基于振弦式传感器的智能水位计,主要由下位机系统和上位机监控软件组成,实现了对水位数据的实时采集、显示、处理。同时,还可以通过串行通信方式将数据传给计算机,由计算机对数据进行存储、打印。本文首先介绍振弦式传感器的工作原理,然后根据其工作原理设计系统的硬件电路和软件。传感器的激振采用硬件扫频激振技术,传感器的测振采用等精度测频方法。考虑到温度对水位数据的影响,采用ICL7135积分型A/D转换器实现温度的测量,从而实现温度的补偿。在硬件设计的基础上,对系统进行了软件设计,软件部分包括下位机单片机程序的设计和上位机监控软件的设计。最后在硬件和软件两个方面对整个系统的抗干扰性进行了优化,使得系统具有很好的抗干扰性。

关键词：智能水位计振弦式传感器扫频激振技术等精度测频

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结构健康监测的数据采集系统研究与实现

结构健康监测的数据采集系统研究与实现

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作者：潘妍西南交通大学

学位级别：硕士

结构健康监测的数据采集系统主要用于岩土工程和其它水电工程的安全自动监测。通过对大坝和其它建筑物压力等参数的监测,起到预防灾害、辅助决策、节省人力、确保工程正常运行的作用。本设计中使用振弦式和电阻应变式传感器来进行健康... 详细信息

结构健康监测的数据采集系统主要用于岩土工程和其它水电工程的安全自动监测。通过对大坝和其它建筑物压力等参数的监测,起到预防灾害、辅助决策、节省人力、确保工程正常运行的作用。本设计中使用振弦式和电阻应变式传感器来进行健康监测。它们广泛应用于水利、水电、铁道、交通、矿山、石油、土木建筑物及地基内结构中。文中阐述了振弦式和电阻应变式传感器的工作原理和特点,对传感器误差的产生进行了分析,着力研究了减少和消除传感器的误差,提高精度的方法及其实现电路。设计的硬件电路分为七个部分:MCU、A/D转换、激振、信号调理、通讯接口、通道选择、温度调理。根据结构健康监测的数据采集系统的实际情况,选用P89C58X2FN芯片作为主处理器实现采集多路传感器数据和传输数据的功能。在温度调理方面,设计了一种基于比值采样原理的测量电阻电路,在不提高元件参数性能指标的情况下,大大提高了测量精度。在软件方面,编制的软件主要完成MCU的初始化配置、中断采样、以及传输数据等工作,为了增加软件的可读性和可移植性,采用C语言实现主程序和中断响应程序。我们采用了软件扫频激振技术实现激振单线圈振弦式传感器的新方法,它与传统的激振方法相比,具有激振可靠、激振频率可控、信号灵敏度高等优点。该系统样机在实验室进行了测试和试运行,对其中的激振模块、采集数据模块、通信模块工作状态进行了验证,并且利用Matlab软件对实验数据进行分析。测试结果表明,该系统运行稳定,满足结构健康监测的数据采集系统的要求,具有一定的实用价值。

关键词：振弦式和电阻应变传感器健康监测数据采集系统扫频激振技术

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