振弦式传感器信号采集与数据处理

振弦式传感器信号采集与数据处理

一、振弦式传感器信号采集及数据处理(论文文献综述)

田一鸣,曲立国,王尧伟,林潇,谢黎明,杜赛赛[1](2021)在《基于振弦式传感器的桥梁监测系统设计及应用》文中研究表明针对桥梁监测中振弦传感器信号采集仪集成度低,数据传输方式有限等问题,设计了振弦式传感器桥梁监测集成系统.本文以ARM处理器STM32为核心,外部扩展激振和拾振电路,结合RS485和4G通信实现振弦传感器信号采集系统硬件设计,并扩展SD卡实现离线数据存储,采用MODBUS通信协议进行数据通信保障通信的可靠性.采用等精度测频法进行频率计算,以保证不同频段的信号具有相同的采样精度.实验结果表明,基于振弦式传感器的桥梁监测系统的精度以及稳定性满足实际应用需求,本研究可以为桥梁实时检测,交通行业应变监测传感器在安装前的快速校准与检测提供技术支持.

李云友[2](2021)在《基于频谱分析的振弦式监测仪器鉴定方法及评价标准研究》文中研究指明

张增仁[3](2021)在《基于单线圈振弦式传感器的信号采集系统设计》文中研究表明随着我国桥梁、大坝、隧道等重大基础工程的兴建,建筑物的结构健康监测变得越来越重要,如何有效地监测建筑物的质量、实现工程的安全预警成为了亟待解决的问题。振弦式传感器在结构健康监测中担任了非常重要的角色,是岩土工程载荷测量的首选传感器,其工作原理是将所受外界的载荷转化为频率信号,具有坚固耐用、传输距离远、输出信号稳定等优点。然而,振弦式传感器存在起振困难、响应信号微弱等问题,如何实现可靠地起振和快速准确地读取是本论文需要解决的问题。针对上述问题,论文以单线圈振弦式传感器为研究对象,设计了基于STM32单片机为主控芯片的信号采集系统,该系统实现了数据的自动采集、处理、存储、显示、传输等功能。论文主要工作如下:在硬件设计方面,本文设计的信号采集系统包含两部分:驱动模块和主控模块。驱动模块主要完成振弦式传感器的驱动工作,实现采集振弦式传感器频率信号所必须的激振过程和拾振过程,设计了激振电路、模拟切换电路、拾振电路、电源电路等。主控模块用来完成输出激励信号、读取响应信号、存储数据、传输数据等工作,主要由STM32单片机最小系统、实时时钟电路、电源电路、OLED显示模块、SD卡存储模块、ESP8266无线通信模块等组成。在软件设计方面,为提高激振信号的驱动能力,本文提出了一种基于低压扫频的改进型扫频方法,设计了初次激振和复激振的扫频方案,并采用传统频率计和等精度频率计两种方法读取响应信号。分析对比上述两种不同的测频方法,实现了快速准确地读取传感器的响应信号。该改进型扫频方法易于实现,便于单片机控制,在测量一些不易起振的振弦式传感器方面优势明显。在实验验证方面,利用Multisim软件完成了电路仿真,在确保电路准确的基础上完成PCB的设计、元器件的焊接、电路板的调试等工作,结合实际振弦式传感器完成实验验证工作。分析了单片机采集到的数据,并实时上传到云端,验证了信号采集系统的稳定性。实验结果表明本论文设计的信号采集系统驱动能力强、读取准确、稳定性好,具有较好的工程推广价值。

杜立婵,王文静,韦冬雪,张青[4](2020)在《基于NB-IoT的桥梁健康远程监测系统设计》文中认为为了对钢筋混凝土结构桥梁进行结构状态监测,保证桥梁的安全运行,基于物联网技术设计了一种桥梁健康远程在线监测系统,通过采集预埋的振弦式传感器信息,实时反应桥梁结构健康状态。系统采用ARM处理器STM32F407作为主控制器,采集振弦式传感器张紧力的变化以及温度信息,并通过物联网NB-IoT模块BC26将数据上传至云服务器。同时,此系统采用C/S和B/S架构搭建了远程监测系统平台,包括云服务端、手机APP终端以及浏览器客户端。通过测试表明,振弦式传感器模块测频精度高,误差精度在0.02%以内,系统整体运行稳定可靠。此系统采用了目前主流的技术方案,系统结构先进,具有很好的实用价值。

舒凯[5](2020)在《振弦式陀螺信号检测系统的研究》文中指出陀螺是一种用于测量物体角速度的传感装置,广泛应用于海军、陆军、空军以及民用等多个领域。传统基于哥氏效应的微机械陀螺多采用幅值检测方式,陀螺的微型化与高精度化很难得到兼顾,振弦式陀螺采用频率检测方式,振弦越细,频率越高,陀螺越小,精度越高,可兼顾传感器的小型化和高精度化。但是其输出信号较为微弱,检测精度受到信号检测电路的制约,并且信号中存在着各类噪声,故陀螺信号检测系统的设计至关重要。因此,针对振弦陀螺的特点,对采用频率检测方法的多通道信号测量系统进行了研究,以保证准确稳定地获取角速度信号。本文针对基于哥式效应的振弦式陀螺做出研究,针对其信号微弱、输出为多信号的问题,设计了基于频率检测的角速度检测电路和数字化的测控电路,制作了振弦式陀螺的样机,并对陀螺的检测电路部分进行了仿真和优化,主要工作如下:首先介绍了振弦式陀螺的基本理论和工作原理,确立振弦陀螺的基本结构模型;通过研究振弦陀螺的频率检测机理,为信号检测系统的设计提供理论依据;分析了系统本身存在的误差以及对陀螺精度的影响,总结了振弦陀螺信号检测系统中影响测量精度的主要因素,并提出了提高精度的方法。其次,在硬件电路上,依据目前制备的振弦式陀螺的模型参数,设计了以C8051F340单片机为核心的低频信号检测系统,系统包含测振模块、通信模块、电源模块及显示模块,对其中的测振模块进行了仿真;同时为了满足振弦式陀螺未来的微型化、高精度化,设计了以STM32F103ZET6为核心的高频信号检测系统,鉴于高频信号的特点,系统中另外设计了时钟模块和储存模块,并且对信号放大电路、滤波电路、整形电路进行了仿真优化。此外,为保证硬件的正常运作,对电路的各个组成部分的软件进行了设计。主要使用了C语言进行了软件设计,软件使用了模块化设计结构。最后,介绍了陀螺样机的加工制作与装配过程。通过数值模拟,结合硬件电路仿真,验证了高频信号检测方案具有一定的可行性。通过软件仿真对陀螺在不同检测频率下的精度进行了分析,角速度误差的仿真结果接近理论值;并且在1250Hz~4000Hz的振弦中心频率范围内,随着频率增加,陀螺的尺寸变小,振弦式陀螺呈现出精度逐渐增加的趋势。

王煜[6](2020)在《桥梁健康监测系统设计及损伤识别方法研究》文中研究说明桥梁在服役过程中,结构超限、材料老化、环境腐蚀、疲劳效应等因素都会不可避免的导致结构产生损伤,使得桥梁承载能力下降,从而影响桥梁的通行性能,给交通运输带来很大的安全隐患。因此对桥梁结构进行健康监测和损伤识别具有重要意义。本文以晋蒙黄河大桥工程为背景展开研究,主要工作内容如下:(1)根据晋蒙黄河大桥的监测要求,设计并研制了桥梁健康监测系统,依据整体设计方案进行软硬件的搭建。系统硬件部分采用主机汇总+从机采集的方式实现对桥梁各测点的健康数据采集:主机系统为单电路板运行,使用STM32实现控制功能;从机系统由电源板、中央控制板和采集板组成,使用STM32和FPGA协同处理的方式实现采集;系统软件部分基于C#实现各功能的模块化编程。经过测试,集成后的系统能够实现健康数据的采集功能。(2)通过对晋蒙黄河大桥结构特点和所处环境的分析,确定了应变、挠度、温湿度和振动这五项监测内容,并对相应的传感器进行选型。基于大桥自身特性,选择合理的位置进行传感器和系统的布设,并完成数据采集和统计模式分析工作,为桥梁损伤识别方法的研究提供可靠的数据支持。(3)归纳总结现有的桥梁结构损伤识别方法,并分析不足,重点分析深度学习理论应用在桥梁损伤识别领域的优势。对比目前常用的三种深度学习模型,选用深度信念网络作为分类模型展开研究。(4)通过重复大量实验确定深度信念网络内部参数,搭建出适合用于桥梁损伤识别研究的深度信念网络模型。通过对该模型的结构和分类性能进行测试,证明了深度学习算法在桥梁损伤识别领域的可行性。最后本文以晋蒙黄河大桥仿真实验数据为依托,将深度信念网络模型与经典的BP神经网络和支持向量机进行识别准确率对比。结果表明:该方法较BP神经网络准确率提升14.5%,较支持向量机准确率提升11.75%,具有较好的识别效果。

薛晓辉[7](2020)在《富水黄土隧道服役性能劣化机理及处治技术研究》文中指出黄土隧道受开挖卸荷、地表强降雨、农田灌溉、人为活动、沟谷地形等因素的影响而形成富水段,导致围岩劣化程度较高,诱发隧道衬砌开裂、剥落、渗漏水、空洞等病害的形成,严重威胁隧道服役性能。为深入研究富水黄土隧道服役性能的劣化机理及处治技术,本文首先从理论角度研究富水黄土隧道结构劣化规律,建立了修正的荷载-结构理论模型,并从细观、宏观角度分析了围岩劣化机理及影响因素,进而采用物理模型试验从围岩-结构相互作用角度研究不同富水工况下隧道服役性能劣化机理,搭建了服役性能监测系统,提出了病害综合处治技术体系。本文主要研究工作和成果如下:(1)针对典型富水黄土隧道工程案例,采用多种手段对衬砌裂缝、渗漏水、空洞及层间脱空状况进行现场调研,总结分析裂缝几何形态及分布位置、渗漏水类型及分布位置、空洞及层间脱空的轴向尺寸的基本特征,并定性分析富水黄土隧道服役性能劣化的表现形式及基本模式,为研究服役性能劣化机理及处治方法提供基础性资料。(2)基于现有黄土隧道荷载结构计算理论,考虑裂缝宽度w、裂缝深度d、富水体厚度h0、空洞半径r0等参数对衬砌结构荷载分布的影响,建立修正的荷载-结构分析理论模型,并辅以数值模拟手段验算了52种工况,结果表明该理论模型能够客观、准确地揭示富水黄土隧道衬砌结构性能劣化规律,为衬砌结构性能劣化处治提供理论支撑。(3)采用高精度μCT扫描系统对不同含水量及浸水时间下黄土孔隙度、各向异性度等细观参数进行测试,并利用多种室内试验手段对不同浸水时间下黄土黏粒含量、Zeta电位、离子浓度、抗剪强度等宏观参数进行分析,从而从宏细观角度全面揭示富水黄土隧道围岩性状劣化影响因素及规律,进一步诠释了黄土强度随浸水时间呈“勺形”变化并在浸水第5d达到最低值的根本原因,为确定围岩劣化处治最佳时机提供理论支撑。(4)研发富水黄土隧道服役性能物理模型试验系统,依托实际工程,设计地表水下渗、周边裂隙水入渗、地下水位上升等富水工况,通过量测隧道围岩压力、衬砌结构弯矩、轴力及整体变形等参数,从结构-围岩相互作用角度揭示了富水黄土隧道服役性能劣化机理及规律,并以深埋两车道隧道为例,给出了围岩注浆范围为4m、重点加固拱脚及仰拱部位的劣化控制标准。(5)采用“振弦式传感器+分布式光纤”相结合的手段、“洞内有线+洞外无线”的组网方式搭建富水黄土隧道服役性能监测系统,依托实际工程,利用该监测系统对隧道围岩、初支、衬砌结构服役性能进行全面监测,并与物理模型试验结果对比拟合,进一步揭示了富水黄土隧道服役性能劣化规律。(6)在已有黄土隧道病害处治技术基础上,依托实际工程,提出了基于地下水平衡理论的可控注浆加固技术与基于碳纤维编织网的衬砌病害快速修复技术,并利用现场观察、室内试验、数值模拟等手段对其处治效果进行评价,最终形成了富水黄土隧道病害综合处治技术体系,为制修订富水黄土隧道病害处治技术规范提供借鉴。在复杂水文地质条件的影响下,富水黄土隧道围岩性状劣化度高,导致隧道结构受力不均衡,严重威胁服役性能,研究不同富水工况下黄土隧道服役性能的劣化机理及影响因素,提出针对性较强的处治措施,可为黄土地区公路隧道设计施工及运营养护提供技术支撑。

杨旭春[8](2020)在《基于信息融合技术的高海拔矿山井下运输环境感知系统研究》文中研究指明近年来,平原地区矿产资源开采深度逐年增加,开采难度愈发增大,同时随着我国“一带一路”建设的进一步推进,为保障国民生产矿产资源的供应,高海拔矿山的大力开采势在必行。论文以高海拔矿山井下运输环境为研究对象,以降低事故风险和保障运输安全为目的,在调研大量文献的基础上,通过理论分析、室内测试、模型构建等方法,开展高海拔矿山井下运输环境风险感知技术研究,主要研究成果如下:(1)为探究运输环境在整个运输系统的重要性程度,基于事故致因理论,通过高海拔矿山井下无轨运输典型事故统计分析,从人的不安全行为、运输设备的不安全状态、环境的不安全因素、运输物质因素和安全管理的缺陷五个方面全方位阐述了高海拔矿山井下无轨运输事故的影响因素和具体表现形式,在此基础上构建了高海拔矿山井下井下无轨运输风险指标体系,通过层次分析法,研究计算了各指标权重,计算表明环境不安全因素的权重值仅次于安全管理缺陷,指出开展高海拔矿山井下运输环境感知技术研究对于保障运输安全具有重要意义。(2)为实现实时全方位感知运输环境状况,研究了嵌入式开发主板、气体传感器、力学传感器、振弦式传感器读数模块、无线传输模块、电源模块等硬件的工作原理和性能指标,选取了适用于高海拔矿山低温、低压环境的硬件模块,研发了“高海拔矿山井下运输环境感知装置”;基于Lab VIEW虚拟仪器技术和多传感器控制理论开发了“高海拔矿山井下运输环境感知装置”软件控制程序,实现了多类型传感器的配置和调试、数据存储和回放功能,通过硬件研发和软件开发,建立了高海拔矿山井下运输环境感知系统。在系统研发过程中开展了两次高海拔环境模拟舱适应性测试和一次常规室内测试,测试结果表明研发的“高海拔矿山井下运输环境感知系统”性能稳定,达到了设计要求,能够适用于高寒环境。(3)基于多源信息融合技术,选取一级自适应加权数据融合算法和二级BP神经网络数据融合算法应用于高海拔矿山井下运输环境感知系统,通过信息融合实现了多传感器数据科学、合理的综合处理,经过与实际状况对比,验证了该方法能准确有效的判断高海拔矿山井下运输环境安全状况,提高了风险感知诊断的智能化程度。论文理论联系实际,构建的基于信息融合技术的“高海拔矿山井下运输环境感知系统”能够良好适用于高海拔矿山环境,全面准确感知高海拔矿山井下运输环境风险参数变化,并通过信息融合显着提高了高海拔矿山井下运输环境安全评价的准确性、可靠性、智能性,对于保障高海拔矿山井下运输安全发挥重要作用。

钱洋[9](2019)在《基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统研究与设计》文中提出随着我国交通和经济的快速发展,桥梁数量日益增加,对于桥梁的健康监测也极为迫切。因此,对于桥梁结构的实时监测、状态评估、预警处理和损伤识别是目前研究的趋势。故本文在桥梁有线监测技术基础上,提出了基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统,改变了有线传感器系统易受老化、破损的弊端,并引入了云计算技术,降低了资源成本,提高了监测效率,可以实时查看监测的结构和环境数据,让桥梁监测人员能够快速地做出决策。本文主要内容如下:(1)本文主要介绍了振弦传感器原理并设计了振弦传感器信号采集卡。核心模块部分包含STM32处理器、通道选择电路、激振、拾振电路、Zig Bee CC2530节点和4G模块。主要采集了频率和温度信号,采用八路通道来采集,其结果和精度满足桥梁监测的需求。(2)设计服务器功能。服务器通过公式算法对频率、温度等监测数据进行分析与研究,得到应变、荷载、位移和振动加速度的值,并存储到SQLServer2014数据库中,确定阈值划分等级并发出告警信息,告警信息里包含三个级别的预警,根据不同的阈值进行划分。(3)本文设计了两种软件架构,从而更多样地监测桥梁数据。手机端与服务器采用C/S(Client/Server)架构。手机安卓APP端功能包括实时信息监测、预警信息查询、巡检情况上传和信息下载。第二种架构是B/S(Browser/Server)架构,设计WEB网页端,系统采用MVC(Model View Controller)框架来统筹代理各个模块。系统包含了实时数据和历史数据和告警信息查询,管理人员可以根据预警信息做出决策。本系统旨在监测桥梁的健康信息,切实保障了桥梁的安全,方便桥梁巡检和管理理人员,具有很大的市场应用价值和研究意义。(4)本文对数据关联性进行了研究,主要对桥梁监测到应变、挠度与温度做了相关性研究,利用相关性本文得到了应变与温度的线性关系,剔除了温度对应变的影响,从而得到动荷载引起的应变,为实时预警提供更好的依据。

修成竹[10](2019)在《基于逆磁致伸缩效应的磁弹索力传感器研究》文中研究表明悬索结构由于其跨度大、自重小以及易施工的优点,目前在空间结构和桥梁工程中得到了越来越多的应用。在悬索结构中钢缆索是主要的承重构件,由于结构在役期会不可避免地受到自然或人为因素的影响,钢缆索索力有可能会超出预先的设计值,结构的健康状况会发生恶化,严重时甚至发生倒塌。因此,如何准确地对钢缆索索力进行实时在线监测具有重要的科学意义和应用价值。本文主要从基于逆磁致伸缩效应的磁通量传感器理论分析、仿真模拟、试验研究以及工程应用等方向入手,探讨了利用比值测量法的磁通量传感器索力监测的可行性。本文主要工作如下:(1)为了增强磁通量传感器索力测量的稳定性,解决传统的磁通量传感器工作需要同时具备激励线圈和感应线圈这一问题。本文通过理论分析构建了单线圈传感器系统的LR模型,并首次提出了单线圈索力测量方法,将传感器交流电压、阻抗参数以及脉冲电流等物理量作为索力测量指标。此外,本文在单线圈传感器系统的LR模型的基础上,进一步建立了双线圈传感器系统的变压器模型,并提出了比值测量法以提高传感器性能。(2)为了研究套筒式结构对被测试件内部磁场分布的影响,建立了开环和套筒式传感器有限元模型,并进行了相应的仿真分析。在钢缆索的弹性范围内,提出了通过磁导率改变来模拟加载外力变化的等效方法,该方法将多场耦合问题简化,从而减少模型计算的复杂度。通过改变外接电阻值来探究外接导线长度变化对传感器输出结果的影响,以此证明比值测量法的优越性。仿真结果表明:套筒式结构的使用不但可以提高钢缆索内部磁通量密度,还可以减少外界电磁场对传感器内部磁场分布的影响;提出的测量指标和被测试件磁导率之间存在良好的线性关系;比值测量法的使用可以使得传感器测量结果更加准确。(3)在完善了传统的磁通量传感器理论系统和有限元模型的基础上,首次完成了单线圈索力测量方法的试验。最终,得到了加载外力和被测指标的拟合曲线。试验结果表明:在不同激励方式下,提出的索力测量指标和加载外力之间均存在良好的线性关系;套筒式结构的使用可提高传感器的灵敏度,减少传感器的重复性误差。为了便于传感器安装使用,设计了旁路式传感器,提出了磁导率转移理论,试验结果验证了旁路理论分析的准确性以及利用旁路式传感器进行索力监测的可行性。(4)基于嵌入式硬件平台开发了便携式多通道磁通量传感器采集仪,利用LabVIEW编程环境,将传感器参数配置、采集以及数据显示等功能集成,研发了磁通量传感器索力数据采集系统。通过对贵阳市开磷城和郑州市奥林匹克体育中心的标定试验数据以及张拉阶段测量结果进行分析,验证了基于比值测量法的磁通量传感器索力监测的优越性以及索力监测系统的稳定性。

二、振弦式传感器信号采集及数据处理(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、振弦式传感器信号采集及数据处理(论文提纲范文)

(1)基于振弦式传感器的桥梁监测系统设计及应用(论文提纲范文)

0 引 言
1 振弦式传感器的桥梁监测系统硬件设计
    1.1 振弦式传感器测频原理
    1.2 监测系统硬件设计
2 振弦式传感器的桥梁监测系统软件设计
    2.1 主程序软件流程设计
    2.2 传感器扫频激振软件流程设计
    2.3 数字传感器信号采集软件流程设计
    2.4 通信软件流程设计
3 通信协议
4 系统测试与分析
    4.1 系统测量相对误差
    4.2 系统线性度测试
    4.3 系统稳定性测试
5 结 论

(3)基于单线圈振弦式传感器的信号采集系统设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文的主要工作
    1.4 本文的组织结构
2 振弦式传感器信号采集系统的总体方案设计
    2.1 单线圈振弦式传感器
        2.1.1 谐振现象
        2.1.2 单线圈振弦式传感器的结构和原理
        2.1.3 振弦式传感器的数学模型
    2.2 单线圈振弦式传感器的激振原理
        2.2.1 高压拨弦激振原理
        2.2.2 低压扫频激振原理
        2.2.3 激振方案的改进
    2.3 信号采集系统的总体方案设计
        2.3.1 信号采集系统驱动模块的方案设计
        2.3.2 信号采集系统主控模块的方案设计
    2.4 本章小结
3 振弦式传感器信号采集系统的硬件设计
    3.1 驱动模块电路设计
        3.1.1 激振电路设计
        3.1.2 模拟切换电路设计
        3.1.3 拾振电路设计
        3.1.4 驱动模块电源电路设计
    3.2 主控模块电路设计
        3.2.1 单片机选型与最小系统电路设计
        3.2.2 实时时钟模块设计
        3.2.3 主控模块电源电路设计
        3.2.4 显示模块设计
        3.2.5 数据存储模块设计
        3.2.6 无线通信模块设计
        3.2.7 其他辅助模块设计
    3.3 本章小结
4 振弦式传感器信号采集系统的软件设计
    4.1 信号采集系统外设的程序设计
        4.1.1 信号采集系统的总体程序设计
        4.1.2 单片机的启动
        4.1.3 RTC的初始化
        4.1.4 SD存储卡的程序设计
        4.1.5 OLED显示屏的程序设计
        4.1.6 无线通信模块的程序设计
    4.2 改进型扫频方法的程序设计
        4.2.1 测量频率的方法
        4.2.2 改进型扫频方法
    4.3 本章小结
5 信号采集系统的调试分析
    5.1 Multisim软件仿真
        5.1.1 激振电路的仿真
        5.1.2 模拟切换电路的仿真
        5.1.3 拾振电路的仿真
    5.2 系统的总体调试
        5.2.1 PCB板的绘制
        5.2.2 系统的调试
    5.3 数据的处理
    5.4 本章小结
结论
参考文献
附录A 驱动模块电路原理图
附录B 主控模块电路原理图
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(4)基于NB-IoT的桥梁健康远程监测系统设计(论文提纲范文)

0 引 言
1 系统总体方案设计
    1.1 系统总体框图
    1.2 基于NB-IoT的多通道传感器无线采集节点
2 无线采集节点硬件设计
    2.1 温度信号调理电路
    2.2 振弦传感器扫频激振电路
    2.3 振弦信号调理电路设计
    2.4 NB-IoT模块BC26
3 系统软件设计
    3.1 传感器无线采集节点软件设计
    3.2 桥梁健康监测平台设计
4 等精度频率测量方法及系统测试
    4.1 基于STM32的等精度频率测量方法
    4.2 系统测试及数据处理
5 结 论

(5)振弦式陀螺信号检测系统的研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
主要符号说明
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 振弦式陀螺研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 主要研究内容及章节安排
第二章 振弦式陀螺信号检测系统总体方案设计
    2.1 振弦陀螺工作原理
        2.1.1 科里奥利力原理
        2.1.2 振弦传感器原理
    2.2 振弦式陀螺基本结构
        2.2.1 振弦式陀螺检测原理
        2.2.2 振弦式陀螺电磁驱动电学模型
        2.2.3 振弦陀螺量程与精度分析
    2.3 振弦式陀螺信号检测系统总体方案
        2.3.1 方案一:基于C8051F340的低频信号检测方案
        2.3.2 方案二:基于STM32单片机的高频信号检测方案
    2.4 小结
第三章 基于C8051F340振弦陀螺信号检测系统设计
    3.1 微控制器单元的设计
        3.1.1 MCU的选取
        3.1.2 最小系统设计
        3.1.3 系统总体软件设计
    3.2 测振模块设计
        3.2.1 滤波电路的设计
        3.2.2 信号放大电路
        3.2.3 测频模块的设计
        3.2.4 拾振电路的软件设计
    3.3 显示模块设计
        3.3.1 显示模块的硬件设计
        3.3.2 显示模块软件设计
    3.4 通信模块设计
        3.4.1 通信模块的硬件设计
        3.4.2 通信模块软件设计
    3.5 电源模块设计
    3.6 小结
第四章 基于STM32的振弦式陀螺高频信号检测系统的设计
    4.1 系统总体设计
    4.2 主控模块设计
    4.3 外部储存器电路设计
        4.3.1 储存电路的硬件设计
        4.3.2 储存模块的软件设计
    4.4 时钟模块
        4.4.1 时钟模块的硬件设计
        4.4.2 时钟模块的软件设计
    4.5 测量模块的设计
        4.5.1 信号放大模块的设计
        4.5.2 高通滤波模块的设计
        4.5.3 整形模块的设计
    4.6 小结
第五章 陀螺样机制作和陀螺仿真分析
    5.1 振弦式陀螺整体结构
        5.1.1 振弦陀螺样机制作与实验
        5.1.2 振弦式陀螺样机零件加工与制备
        5.1.3 振弦式陀螺样机的装配
    5.2 中心频率不同的陀螺在改变单片机主频的条件下的精度分析
    5.3 基于MCS-51内核单片机的四种设计方案的分析与仿真
        5.3.1 设计方案一:振弦中心频率为1250Hz
        5.3.2 设计方案二:振弦中心频率为2000Hz
        5.3.3 设计方案三:振弦中心频率为3000Hz
        5.3.4 设计方案四:振弦中心频率为4000Hz
        5.3.5 四种方案的对比
    5.4 本章小结
第六章 总结
    6.1 主要工作回顾
    6.2 本课题今后需进一步研究的地方
参考文献
个人简历 在读研期间发表的学术论文
致谢

(6)桥梁健康监测系统设计及损伤识别方法研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 桥梁健康监测系统研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 桥梁损伤识别方法研究现状
        1.3.1 局部检测法
        1.3.2 整体检测法
    1.4 本文研究内容及章节安排
第二章 晋蒙黄河大桥健康监测系统设计
    2.1 晋蒙黄河大桥工程概况
    2.2 监测内容与传感器选型
        2.2.1 应力应变监测
        2.2.2 挠度变形监测
        2.2.3 温湿度监测
        2.2.4 结构振动监测
    2.3 系统总体设计方案
    2.4 系统硬件电路设计
        2.4.1 从机电源电路
        2.4.2 从机控制电路
        2.4.3 从机采集电路
        2.4.4 主机电路
    2.5 程序流程设计
    2.6 频率测量方法
        2.6.1 等精度测量法原理
        2.6.2 等精度测量法的FPGA实现
    2.7 基于C#的上位机监测软件研发
        2.7.1 软件使用环境
        2.7.2 桥梁监测上位机软件设计准则
        2.7.3 软件界面设计
    2.8 系统测试与成品展示
        2.8.1 系统测试
        2.8.2 成品展示
    2.9 本章小结
第三章 系统实地实验及挠度统计模式分析
    3.1 传感器系统布置
        3.1.1 应力传感器布置
        3.1.2 静力水准仪布置
        3.1.3 温湿度传感器布置
        3.1.4 加速度传感器布置
    3.2 桥梁健康监测系统施工
    3.3 桥梁挠度的统计模式分析
        3.3.1 短期模式分析
        3.3.2 长期模式分析
    3.4 本章小结
第四章 面向桥梁损伤识别的深度学习模型
    4.1 深度学习理论概述及方法对比
    4.2 受限玻尔兹曼机
        4.2.1 理论介绍
        4.2.2 训练算法
    4.3 深度信念网络
        4.3.1 网络结构
        4.3.2 训练过程
    4.4 经典分类模型
        4.4.1 BP神经网络
        4.4.2 支持向量机
    4.5 本章小结
第五章 基于深度信念网络的桥梁损伤识别方法研究
    5.1 损伤指标确定与分类
    5.2 挠度数据预处理
    5.3 深度信念网络模型搭建
        5.3.1 深度信念网络分类模型设计
        5.3.2 网络关键参数设置
        5.3.3 最终模型确定
    5.4 基于深度信念网络的桥梁损伤识别性能测试
    5.5 与几种经典方法的性能比较
        5.5.1 BP神经网络模型搭建
        5.5.2 支持向量机模型搭建
        5.5.3 实验结果分析
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读学位期间取得的科研成果
致谢

(7)富水黄土隧道服役性能劣化机理及处治技术研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 隧道服役性能劣化研究
        1.2.2 围岩性状演化机理研究
        1.2.3 隧道结构服役性能研究
        1.2.4 隧道服役性能监测技术研究
        1.2.5 隧道病害处治技术研究
    1.3 主要研究内容及研究方法
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法
        1.3.3 技术路线
第二章 富水黄土隧道服役性能劣化状况调研与分析
    2.1 引言
    2.2 现场调研方案
        2.2.1 调研范围
        2.2.2 调研内容及方法
    2.3 衬砌结构服役性能调研成果分析
        2.3.1 衬砌裂缝几何形态
        2.3.2 衬砌裂缝分布位置
        2.3.3 渗漏水类型
        2.3.4 渗漏水分布位置
    2.4 围岩服役性能调研成果分析
    2.5 服役性能劣化特性分析
        2.5.1 劣化表现形式
        2.5.2 劣化模式
    2.6 本章小结
第三章 富水黄土隧道结构性能劣化规律分析
    3.1 引言
    3.2 黄土隧道荷载结构计算理论基础
        3.2.1 围岩压力计算方法
        3.2.2 衬砌结构计算方法
        3.2.3 衬砌安全性验算方法
    3.3 考虑隧道结构性能劣化的荷载结构理论模型
        3.3.1 衬砌裂缝力学计算模型
        3.3.2 渗漏水力学计算模型
        3.3.3 衬砌背后空洞力学计算模型
    3.4 隧道结构性能劣化的数值分析
        3.4.1 模拟方案设计
        3.4.2 数值计算模型及参数
        3.4.3 计算结果及分析
    3.5 本章小结
第四章 富水黄土隧道围岩性状劣化机理研究
    4.1 引言
    4.2 黄土微观结构的基本特性
    4.3 围岩性状劣化的细观机理研究
        4.3.1 CT扫描技术基本原理
        4.3.2 CT试验设备
        4.3.3 试验基本方案
        4.3.4 试样制作
        4.3.5 试验数据处理方法
        4.3.6 试验结果与分析
    4.4 围岩性状劣化的宏观机理研究
        4.4.1 黏粒含量测试
        4.4.2 Zeta电位测试
        4.4.3 离子浓度测试
        4.4.4 抗剪强度测试
    4.5 本章小结
第五章 富水黄土隧道服役性能劣化物理模型试验研究
    5.1 引言
    5.2 相似模型试验基本原理
        5.2.1 相似定理
        5.2.2 相似常数的基本定义
        5.2.3 相似条件关系的建立
        5.2.4 相似关系的建立
    5.3 围岩相似材料研究
        5.3.1 围岩相似材料的选择
        5.3.2 围岩相似材料的物理性能测试
    5.4 隧道衬砌模型制作
        5.4.1 隧道衬砌相似材料的选择
        5.4.2 隧道衬砌相似材料力学性能测试
        5.4.3 隧道衬砌模型的制作
    5.5 模型试验箱及监测布设
        5.5.1 试验模型箱设计方案
        5.5.2 测试项目及传感器布设
    5.6 模型试验工况方案
        5.6.1 深埋两车道黄土隧道
        5.6.2 浅埋偏压黄土隧道
        5.6.3 大断面黄土隧道
        5.6.4 试验具体步骤
    5.7 模型试验结果分析
        5.7.1 深埋两车道黄土隧道试验结果分析
        5.7.2 浅埋偏压黄土隧道试验结果分析
        5.7.3 大断面黄土隧道试验结果分析
        5.7.4 富水黄土隧道服役性能劣化控制标准
    5.8 本章小结
第六章 富水黄土隧道服役性能监测系统搭建及应用
    6.1 引言
    6.2 围岩及初支结构服役性能监测技术
        6.2.1 振弦式传感器基本原理
        6.2.2 监测方案
        6.2.3 传感器现场安装
    6.3 衬砌结构服役性能监测技术
        6.3.1 光纤传感器监测原理
        6.3.2 监测方案
        6.3.3 传感器现场布设
    6.4 监测系统搭建技术
        6.4.1 组网框架结构
        6.4.2 数据传输原理
        6.4.3 监测系统软件平台
        6.4.4 技术优势
    6.5 工程应用
        6.5.1 工程概况
        6.5.2 监测系统布设
        6.5.3 监测结果分析
    6.6 本章小结
第七章 基于性能劣化的富水黄土隧道病害处治技术研究
    7.1 引言
    7.2 富水黄土隧道病害处治现有技术
        7.2.1 围岩加固
        7.2.2 衬砌渗漏水处治
        7.2.3 衬砌结构加固
    7.3 基于地下水平衡理念的可控注浆加固技术
        7.3.1 工程背景
        7.3.2 制定处治方案
        7.3.3 可控注浆施工工艺
        7.3.4 处治效果评价
    7.4 基于碳纤维编织网的衬砌快速修复技术
        7.4.1 工程背景
        7.4.2 基于性能劣化机理的隧道衬砌快速修复技术
    7.5 隧道病害综合处治技术体系
    7.6 本章小结
结论与建议
    主要结论
    创新点
    进一步研究建议
参考文献
博士期间取得的研究成果
致谢

(8)基于信息融合技术的高海拔矿山井下运输环境感知系统研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 多源信息融合技术研究现状
        1.2.2 风险分析研究现状
        1.2.3 矿山感知研究现状
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第2章 高海拔矿山井下无轨运输风险指标体系构建
    2.1 高海拔矿山井下无轨运输典型事故类型分析
        2.1.1 车辆伤害事故
        2.1.2 机械伤害事故
        2.1.3 火灾(爆炸)事故
        2.1.4 其他事故
    2.2 高海拔矿山井下无轨运输事故成因分析
    2.3 高海拔矿山井下无轨运输事故影响因素分析
        2.3.1 人的不安全行为
        2.3.2 运输设备的不安全状态
        2.3.3 环境的不安全因素
        2.3.5 运输物质因素
        2.3.6 安全管理的缺陷
    2.4 高海拔矿山井下无轨运输风险指标体系构建
        2.4.1 风险指标体系的构建原则
        2.4.2 风险指标体系构建
    2.5 风险指标权重值确定
        2.5.1 建立权重判断矩阵
        2.5.2 各级指标权重计算
        2.5.3 指标权重计算结果
    2.6 本章小结
第3章 高海拔矿山井下运输环境感知系统研究
    3.1 总体设计思路
    3.2 硬件设计
        3.2.1 NI Single-Board RIO开发板
        3.2.2 气体传感器
        3.2.3 力学传感器
        3.2.4 振弦式传感器读数模块
        3.2.5 无线传输模块
        3.2.6 PCB板设计
        3.2.7 电源模块
        3.2.8 外壳
    3.3 软件开发
        3.3.1 LabVIEW软件介绍
        3.3.2 UI设计
        3.3.3 配置模块
        3.3.4 采集模块
        3.3.5 数据回放模块
    3.4 室内测试
        3.4.1 硬件模块在高海拔环境模拟舱中适用性测试
        3.4.2 系统常规室内测试
        3.4.3 系统在高海拔环境模拟舱中适用性测试
    3.5 本章小结
第4章 基于信息融合技术的高海拔矿山井下运输环境安全评估
    4.1 多源信息融合结构
    4.2 多源信息融合算法和方式
        4.2.1 多源信息融合算法
        4.2.2 多源信息融合方式
    4.3 一级融合算法
        4.3.1 自适应加权算法原理
        4.3.2 基于自适应加权算法的一级融合
    4.4 二级融合算法
        4.4.1 人工神经网络
        4.4.2 BP神经网络模型和算法
        4.4.3 BP神经网络实现函数
        4.4.4 BP神经网络设计
        4.4.5 二级融合的BP网络设计及仿真
        4.4.6 二级融合效果与评价
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录Ⅰ涉及矿山空气质量的相关规范章节汇总
攻读学位期间获得与学位论文相关的成果目录

(9)基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统研究与设计(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 论文内容与结构
第二章 桥梁结构健康监测的方案设计
    2.1 桥梁监测系统架构
    2.2 桥梁监测内容和传感器选型
    2.3 桥梁监测传输技术
    2.4 云计算的概念和优势
    2.5 传感器优化布设
    2.6 本章小结
第三章 桥梁监测硬件系统搭建及采集卡设计
    3.1 概述
    3.2 传感器原理介绍
        3.2.1 振弦传感器的介绍
        3.2.2 振弦传感器的数学模型
        3.2.3 振弦应变计测量原理
        3.2.4 振弦锚索计测量原理
        3.2.5 振弦位移计测量原理
        3.2.6 压电式加速度计的测量原理
    3.3 振弦采集仪方案设计
        3.3.1 概述
        3.3.2 液晶显示模块和接口
        3.3.3 处理器模块设计
        3.3.4 通道选择电路
        3.3.5 FLASH闪存
        3.3.6 激振和放大电路
        3.3.7 有源滤波电路
        3.3.9 比较整形电路
        3.3.10 USB接口和JTAG接口电路
    3.4 无线通信节点
    3.5 PCB板设计
    3.6 测试结果
    3.7 本章小结
第四章 桥梁健康监测软件设计
    4.1 概述
    4.2 预警方案设计
    4.3 数据库设计
    4.4 服务器设计
    4.5 桥梁监测安卓端设计
        4.5.1 概述
        4.5.2 登录信息
        4.5.3 详细信息查看
        4.5.4 预警信息查看
        4.5.5 信息下载
    4.6 桥梁监测WEB端设计
        4.6.1 概述
        4.6.2 浏览器页面展示
        4.6.3 数据显示
    4.7 本章小结
第五章 基于多传感器的数据关联性研究
    5.1 概述
    5.2 应变与温度的关系
        5.2.1 拟合实测曲线
        5.2.2 剔除温度效应动荷载应变
    5.3 挠度与荷载的关系
    5.4 挠度与温度的关系
    5.5 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已参加科研项目和成果情况

(10)基于逆磁致伸缩效应的磁弹索力传感器研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 常规索力测量方法
        1.2.1 油压表测量法
        1.2.2 压力传感器法
        1.2.3 承压环测量法
        1.2.4 振动测量法
        1.2.5 三点弯曲法
        1.2.6 其他测量法
    1.3 磁性索力测量方法
        1.3.1 漏磁法
        1.3.2 金属磁记忆法
        1.3.3 磁巴克豪森法
        1.3.4 磁声发射法
        1.3.5 磁吸收法
        1.3.6 磁弹效应法
    1.4 本文主要研究思路及内容
2 磁通量传感器系统的理论模型
    2.1 引言
    2.2 铁磁材料的磁弹效应研究
        2.2.1 磁性材料分类
        2.2.2 磁滞回曲线介绍
    2.3 磁性效应理论介绍
        2.3.1 磁致伸缩和逆磁致伸缩效应
        2.3.2 磁畴结构
        2.3.3 磁通量传感器的测量原理
    2.4 传感器系统模型
        2.4.1 交流模型
        2.4.2 阻抗模型
        2.4.3 脉冲模型
    2.5 本章小结
3 磁通量传感器的电磁场耦合仿真分析
    3.1 引言
    3.2 电磁场基本理论
    3.3 基于ANSYS软件有限元仿真介绍
        3.3.1 ANSYS电磁场功能介绍
        3.3.2 ANSYS磁场单元总结
        3.3.3 铁磁材料的磁化曲线设置
        3.3.4 空气场建模以及边界条件设置
    3.4 传感器内部磁场分布
    3.5 有限元仿真分析
        3.5.1 交流仿真
        3.5.2 阻抗仿真
        3.5.3 脉冲仿真
    3.6 磁导率改变对被测信号的影响
    3.7 本章小结
4 磁通量传感器的试验研究
    4.1 引言
    4.2 交流试验研究
        4.2.1 交流试验装置介绍
        4.2.2 交流试验参数选择
        4.2.3 交流试验结果分析
    4.3 阻抗试验研究
        4.3.1 阻抗试验装置介绍
        4.3.2 阻抗试验结果分析
    4.4 脉冲试验研究
        4.4.1 脉冲采集电路
        4.4.2 单线圈传感器试验研究
        4.4.3 双线圈传感器试验研究
    4.5 旁路式传感器
        4.5.1 旁路式传感器理论推导
        4.5.2 旁路式传感器试验研究
    4.6 本章小结
5 磁通量传感器索力监测系统及其工程应用
    5.1 引言
    5.2 磁通量传感器采集仪及索力数据采集系统
        5.2.1 磁通量传感器采集仪
        5.2.2 磁通量传感器索力数据采集系统
    5.3 钢绞线索力监测
        5.3.1 钢绞线项目简介
        5.3.2 实验室标定测试
    5.4 钢缆索索力监测
        5.4.1 钢缆索项目简介
        5.4.2 索场标定测试
        5.4.3 张拉阶段索力测量
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介

四、振弦式传感器信号采集及数据处理(论文参考文献)

  • [1]基于振弦式传感器的桥梁监测系统设计及应用[J]. 田一鸣,曲立国,王尧伟,林潇,谢黎明,杜赛赛. 中北大学学报(自然科学版), 2021(05)
  • [2]基于频谱分析的振弦式监测仪器鉴定方法及评价标准研究[D]. 李云友. 长江科学院, 2021
  • [3]基于单线圈振弦式传感器的信号采集系统设计[D]. 张增仁. 大连理工大学, 2021(01)
  • [4]基于NB-IoT的桥梁健康远程监测系统设计[J]. 杜立婵,王文静,韦冬雪,张青. 电子测量技术, 2020(20)
  • [5]振弦式陀螺信号检测系统的研究[D]. 舒凯. 华东交通大学, 2020
  • [6]桥梁健康监测系统设计及损伤识别方法研究[D]. 王煜. 太原理工大学, 2020(07)
  • [7]富水黄土隧道服役性能劣化机理及处治技术研究[D]. 薛晓辉. 长安大学, 2020(06)
  • [8]基于信息融合技术的高海拔矿山井下运输环境感知系统研究[D]. 杨旭春. 武汉理工大学, 2020(08)
  • [9]基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统研究与设计[D]. 钱洋. 广西大学, 2019(02)
  • [10]基于逆磁致伸缩效应的磁弹索力传感器研究[D]. 修成竹. 大连理工大学, 2019(08)

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振弦式传感器信号采集与数据处理
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