应用于桥梁结构健康监测的低噪声振动测量系统实现

在桥梁结构健康监测的应用中,鉴于监测环境复杂,结构状态信息易受噪声干扰的情况,提出并实现了一套低噪声振动测量系统。系统将低噪声传感芯片M1221融合于基于QF4A512芯片的加速度测量系统。通过QF4A512芯片的多通道模拟输入端口接收M1221芯片的加速度传感值,对多向模拟信号进行滤波、放大、抗混叠、采样等操作后,得到精确的振动加速度值。对系统的标准振动实验验证了系统的精确性,在桥梁监测现场的实验情况表明,该系统运行情况稳定,不易受干扰,适用于桥梁结构健康监测应用。     

基于ARM+FPGA的高精度数据采集系统设计

提出了一种基于ARM和FPGA架构的高精度信号采集方案。该方案信号采集部分采用高精度、大动态24位A/D转换器,ARM和FPGA接口上采用双口RAM进行数据传输。其中,FPGA首先完成对A/D的模式配置,并将转换后的数据缓存到双口RAM中,当数据写满后,双口RAM中断ARM处理器进行数据读取。详细阐述了ARM与FPGA之间的接口设计,及其嵌入式Linux操作系统的中断和总线驱动程序设计,该方案采用双口RAM替换传统FIFO完成接口设计,降低了系统成本。系统测试结果表明,通过零片校正后系统采样准确度接近A/D转换器理想性能,可应用于电力系统频率测量、加速度测量等高精度测量领域。     

柔性压电复合材料薄膜无线应变传感器研究

设计了一种基于柔性压电复合材料薄膜传感器的无线测量系统。系统主要包括压电薄膜传感器、接口电路模块、AD采集模块、数据处理模块和无线传输模块。压电薄膜传感器将结构振动信息转换为压电信号,系统对压电信号进行放大、采集、无线传输和接收。提出了通过系统采集电压反解结构应变的方法,推导了压电信号的传递函数,建立了系统采集电压与应变的关系,因此可基于系统采集的电压反解出结构振动的频率和应变幅值,从而实现结构应变测量。实验结果表明,该系统对结构的振动频率和应变可实现精确测量。且该系统的无线测量距离可达40 m,因此,其能部分替代传统的有线测量系统,具有广阔的工程应用前景。     

飞行校验系统嵌入式信号采集组件的设计与实现

针对飞行校验系统中的DME设备的飞行校验需求,设计了一种基于嵌入式的信号采集组件,该组件以ARM嵌入式系统作为整个系统的处理和控制核心,系统包含了A/D转换、ARINC 429总线接口、GPS同步信号接口以及与上位机通讯的LAN接口等相应的硬件设计,并开发了基于嵌入式linux系统的相应硬件接口驱动,包括SPI总线驱动、ARINC 429总线接口驱动程序以及相应的测试应用程序等.该系统最终实现了对地面台站DME的测量分析,经实验测试能正常完成对模拟信号的测量处理,对ARINC429命令的完整解析,并可以实现与上位机的数据传输功能,该组件具有较强的可移植性,可推广应用于其他实时测量领域.     

AVR单片机与串行A/D的SPI接口设计

为了解决信号采集系统的同步串行通讯问题,在理解AVR单片机SPI接口的通讯原理和方法的基础上,分析了AVR单片机SPI接口的工作过程,设计了AVR单片机和串行A/D转换器的同步串行通讯接口,并用程序描述了SPI接口通讯的过程,实现了AVR单片机通过SPI接口与串行A/D转换器之间的数据通讯.最后,用实验和数据分析验证了设计方案的可行性.     

动态应变压电传感技术的研究及工程应用

提出了一种通过动态应变的测量进行桥梁低频振动监测的新方法.论述了压电应变传感的原理和理论计算公式,实验研究了不同激振频率下(0.1Hz~40Hz)压电传感元件的动态响应,结果表明其灵敏度高,线性度好,符合桥梁低频振动测量的要求.最后对基于压电应变传感技术的桥梁振动监测进行了仿真研究,验证了该方法的可行性,为工程应用奠定了理论基础.     

基于FPGA的存储测试系统的双通信接口实现

针对大多以单片机和CPLD构建存储测试系统的方案中,器件多、设计繁、系统稳定性差及无扩展外设等问题,提出了在FPGA中利用VHDL语言实现SPI接口设计和USB接口设计的存储测试系统构建方案,使得那些没有SPI接口功能的控制器或处理器等也能通过SPI接口与外围设备进行数据交换并且复杂可编程逻辑器件(FPGA)能控制信号的有效采集及存储。实验证明:SPI接口可方便地与无线及多种智能仪器对接,便于FPGA扩展EEPROM,外接LED显示器等,USB接口可实现数据的快速稳定传输。     

飞行校验系统嵌入式信号采集组件的设计与实现

针对飞行校验系统中的 DM E设备的飞行校验需求,设计了一种基于嵌入式的信号采集组件,该组件以ARM嵌入式系统作为整个系统的处理和控制核心,系统包含了A／D转换、ARINC 429总线接口、GPS同步信号接口以及与上位机通讯的LAN接口等相应的硬件设计,并开发了基于嵌入式linux系统的相应硬件接口驱动,包括SPI总线驱动、ARINC 429总线接口驱动程序以及相应的测试应用程序等。该系统最终实现了对地面台站DME的测量分析,经实验测试能正常完成对模拟信号的测量处理,对ARINC429命令的完整解析,并可以实现与上位机的数据传输功能,该组件具有较强的可移植性,可推广应用于其他实时测量领域。     

风机齿轮箱振动信号采集系统设计

针对风机齿轮箱运行振动信号采集系统结构复杂且成本较高的问题,采用 MPS-１４０８０１-IEPE 数据采集卡、 MPS-ACC０１X单轴加速度传感器、光纤传输器等主要设备构建一套齿轮箱运行振动信号采集系统.工程现场实测结 果表明,该系统能够准确采集风机齿轮箱运行过程中的振动信号并进行快速傅里叶变换 (FFT),将频谱中幅值明显 的重要频率与计算所得的齿轮啮合频率进行比较,可实现齿轮箱运行状态的初步监测,为后续进行齿轮箱运行状态的 在线监测与故障诊断奠定基础.     

高压直流换流站电容器的振动与噪声特性

电容器装置是换流站中噪声来源的主要设备之一,开展其振动与噪声特性的研究对电容器装置噪声的治理和抑制具有指导意义。本文从电容器内部结构分析了其静电力的产生,介绍了电容器振动及噪声产生的机理。基于半消声室内建立的试验系统测量了不同频率和电流下的表面振动加速度信号和噪声水平。试验结果表明,底面的振动加速度信号为其侧面的4～6倍,噪声声压级高出约10dB(A);振动加速度信号与电流幅值的平方成正比,噪声声压级水平与电流幅值取对数成系数为40的正比关系;由于电容器表面固有特性的影响,电源频率的变化会引起振动模态和声辐射模态的差异,使得其振动与噪声规律较复杂;电流为多次谐波叠加时,噪声频谱中会出现频率分量增加的现象,且辐射效率较高。     

射孔起爆的振动特征监测系统

针对石油行业对射孔起爆实时监测的需求,设计了一种基于油管振动加速度特征的射孔起爆监测系统.在射孔枪起爆后,采用高灵敏度加速度传感器采集油管振动信号,搭配后级调理电路对振动信号进行处理,使用高速采集模块对处理后的信号进行采集,通过分析信号的时频特性,射孔信号提取模块在预处理后提取信号的短时能量特性,判断射孔枪的起爆情况....     

基于无线传感器网络的桥梁结构健康监测系统

基于桥梁结构健康监测和无线传感器网络基本概念,设计出用于桥梁结构健康监测的无线传感器节点模型和软硬件结构体系。硬件基于Intel公司研制的Imote2平台,软件采用TinyOS操作系统。最后对基于无线传感器网络的桥梁结构健康监测系统的优势进行了分析与总结。无线传感器网络以其覆盖范围广、测量精度高和分布式、自组织等特点解决了有线系统的一些固有缺点,还可解决结构健康监测系统鲁棒性、自身寿命以及数据泛滥等问题。     

高精度光纤光栅振动解调系统研究与应用

为实现工程系统中对振动信号的检测,提出了一种基于衍射光栅的光纤布拉格光栅(FBG)振动解调系统。解调系统通过色散成像原理获取传感器反射光谱,由所设计的嵌入式单元进行信号处理,并通过专用的上位机解调软件完成数据处理与分析。将系统封装为解调仪器,能实际应用于振动信号的探测。所设计的系统波长解调范围为1 525～1 570 nm,波长重复性可达±1 pm,分辨率为0.5 pm,可实现8通道复用测量,最高光谱解调速度可达10 kHz。实验结果表明,该FBG振动解调系统能够高精度测量不同频率与幅度的振动信号,最小可探测应变约为0.319με/Hz^1/2,在结构安全监测等领域具有重要的应用前景。     

风电叶片结构健康监测系统

中国目前大力发展清洁能源技术,以风电为代表的新能源产业在中国已经有比较大规模的应用。在运行过程中,风电叶片表面出现了撕裂、扭转、螺丝松动等情况;出现上述情况的部位主要集中在叶片根部、叶片空心材料与实心材料交接处。通过对风电叶片运行状态、叶片材料、制作工艺的研究,出现这样的情况主要是运行过程中震动量及应变力起了较大的影响。因此,通过安装在叶片内部的加速度传感器及应变片监测叶片的震动量信号及应变力,采集这两种类型的数据并通过一年以上运行数据的积累达到动态监测风电叶片结构监测健康系统的目的。未来希望通过分析能够了解叶片的全生命周期,做到提前预警。     

基于STM32的振动信号采集系统设计

针对旋转机械设备设计了一套便捷式振动信号采集系统,利用三轴加速度计ADXL345采集加速度信号,STM32将采集到的数据经过运算在LCD上显示加速度、速度和位移等参数,并经过FFT运算后在LCD上显示频谱,最后对数据进行存储。在STM32上实现了数值积分和最小二乘法,并且可以通过触摸屏对显示内容进行切换。采用时域积分对加速度信号进行积分运算,并利用最小二乘法消去积分过程中产生的趋势项,得到准确的速度和位移数据。通过实际测试,得到加速度、速度和位移的峰值分别为9.990 m/s^2,19.733 mm/s,40.627μm,与加速度校准仪的输出参数一致,实现了振动信号的实时检测功能,由此验证了设计的正确性,实验结果表明该方案符合预期设计要求。     

多类型振动信号采集卡设计

在飞机测试系统中,机上某些关键部位原始振动信号带宽高,且测试振动信号的加速度传感器种类多,后端采集设备往往只能采集单一类型传感器振动信号,导致采集设备种类多,不具备兼容性.针对上述问题,设计了一个适合多类型振动传感器信号、高带宽、高精度的机载振动信号采集卡.与传统的单一类型传感器信号采集卡相比,基于FPGA控制系统设计的振动参数采集卡具有输入信号多类型、采样率可配置、采集精度高等优点,适合在复杂的机载测试系统中使用.通过测试可知,设计的有效性和可行性.     

便携式位移-加速度振动信号测试系统软硬件设计与实现

本文设计的便携式位移-加速度振动信号测试系统其硬件体系由传感器、信号采集装置、笔记本电脑组成,将信号前置处理电路、信号采集电路、自带电源电路集成,形成信号采集装置,位移传感器与加速度传感器可置放于信号采集装置内,笔记本电脑可固定于信号采集装置上.系统的软件体系采用Delphi与Matlab混合编程,Innosetup制作安装程序.整个系统软硬件有机结合、体积小、重量轻、携带操作使用方便,特别适用于现场测试.     

空载变压器油箱表面振动信号的初步研究

利用变压器振动测量系统测取了空载变压器油箱表面的振动信号 ,根据对铁心振动信号特征、不同位置处振动信号的差异的研究提出了运用振动信号分析法在线监测变压器铁心时 ,同时分析三相振动信号及与各自的历史振动数据相比较的方法。     

东海大桥桥梁健康监测系统简介

通过东海大桥健康监测系统监测到的两个异常震动信号案例,将大桥桥塔的疑似周期性变形震动和受外力撞击震动进行对比分析,试图从中找出规律性的信息,丰富、积累大桥健康监测系统应用的实践经验,以便迅速及时的处置可能危及大桥结构安全的紧急事件。