《长沙理工大学》2009年硕士论文

发布时间：2016-07-02 21:12

  本文关键词：基于DSP的桥梁动挠度测量系统，由笔耕文化传播整理发布。

《长沙理工大学》 2009年

基于DSP的桥梁动挠度测量系统

张红光  

【摘要】： 桥梁挠度与桥梁的承载能力和抵抗自然灾害能力密切相关。因此桥梁挠度测量方法的研究和测量系统的研制对于桥梁安全性的评估、桥梁使用寿命的预测和抵御自然灾害能力的评测有着重要的意义。 本文所研制的桥梁动挠度测量系统采用磁电式惯性速度传感器采集桥梁振动信号。论文首先分析了磁电式速度传感器的原理和桥梁在载荷作用下的振动特性,并对不同型号的传感器的特性作了分析,为不同桥梁选择不同型号的速度传感器提供参考。根据速度传感器和桥梁振动的特点,利用二次插值法拟合曲线及数值积分特点,得到既能提高数字积分的实时性又不降低积分精度的数字积分方法。用MATLAB数字信号处理工具箱设计了一个最小平方有限冲击响应(FIR)低通滤波器,用以提高信号处理准确性。借助动态采集实验平台作了简支梁受迫振动实验近似模拟对桥梁的冲击响应情况。使用涡流位移传感器作为传统桥梁动挠度测量方案与论文提出的新型动挠度测量方案进行对比并分析了误差。 基于此测量系统架构,采用了具有强大的数字信号处理能力的德州仪器公司的TMS320LF2407A数字信号处理(DSP)芯片作为桥梁动挠度电测量的核心处理单元,提出一种基于长期在线桥梁动挠度测量系统。利用DSP自带的10位模数转换系统把模拟信号转换为系统所需要的数字信号。在此基础上,利用RS232异步串行通信接口将处理后的数据传送至上位机以图形和数字的方式显示出来,并将桥梁动挠度关键数据以时间为检索方式存储在电脑上备查。文中详细分析了系统设计方案和电子元器件的参数设置,针对系统的稳定性和抗干扰能力提出了一个软件抗干扰方案,对此系统进行了开发调试,完成了信号的采集与分析及软处理测试,并试制了样机,对后续的桥梁动挠度测量实际工程应用具有一定的参考价值。

【关键词】：
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U446.2
【目录】：

摘要5-6

ABSTRACT6-9

第一章 绪论9-13

1.1 选题的意义9-10

1.2 桥梁挠度测量国内外研究现状10-11

1.3 课题研究工作11

1.4 测试系统组成与设计实现11-13

第二章 磁电式速度传感器动挠度测量原理13-17

2.1 磁电式速度传感器原理13-14

2.2 磁电式速度传感器数学模型14-15

2.3 速度传感器的选型15-17

第三章 磁电式速度传感器动挠度测量算法设计17-35

3.1 动挠度测量实验系统设计17-19

3.2 磁电式速度传感器采集信号分析及软件算法设计19-32

3.2.1 滤波器设计19-26

3.2.2 数字积分器设计26-28

3.2.3 振动信号趋势项的消除28-32

3.3 磁电式速度传感器测量效果分析32-35

第四章 测试系统硬件设计35-50

4.1 基于DSP 的动挠度测量系统硬件设计方案35-36

4.2 TMS320LF2407 内部硬件结构36-37

4.3 复位电路设计37-38

4.4 时钟电路设计38-39

4.5 电源设计39-40

4.6 JTAG 接口设计40-41

4.7 内部存储单元及外部存储扩展41-44

4.7.1 内部存储器41-42

4.7.2 外部总线与外部存储器接口42-43

4.7.3 外扩程序和数据RAM43-44

4.8 A/D 接口设计44-46

4.9 通信接口设计46-48

4.10 硬件平台调试与结果48-50

第五章 基于DSP 的数据采集系统软件开发50-61

5.1 CCS 开发环境50-52

5.2 主程序设计52-53

5.3 滤波程序设计53-55

5.4 数字积分程序设计55-56

5.5 串行接口程序设计56-58

5.5.1 上位机程序设计56-57

5.5.2 下位机程序设计57-58

5.6 软件抗干扰设计58-59

5.7 软硬件联调59-61

结论与展望61-62

参考文献62-65

致谢65-66

附录 攻读学位期间发表的论文66

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  本文关键词：基于DSP的桥梁动挠度测量系统，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：65354