基于嵌入式系统的施工综合检测系统的研究

发布时间：2017-09-29 06:24

  本文关键词：基于嵌入式系统的施工综合检测系统的研究

  更多相关文章： 振弦式传感器 扫频激振 STM32 应变测量 无线传输

【摘要】：近几十年,随着我国经济飞速发展,桥梁、隧道等大型工程项目逐年增加,安全事故时常发生。究其主要原因是安全检测的问题,因此,在工程施工时对相关数据进行合理的检测与分析,就能及时发现和排除隐患,确保施工的安全和质量。 应变作为一个重要的工程检测参数,其检测方法备受关注,本文选用输出信号稳定、易检测的振弦式传感器对应变进行测量,针对振弦式传感器设计并实现了一种应用于工程领域的嵌入式施工综合检测系统。 本文首先介绍了振弦式传感器的分类、结构与原理,说明了选取单线圈型振弦式传感器的原因,介绍了传感器的数学模型和应变的计算公式。本文重点研究了振弦式传感器的激振方法和测量方法,设计了改进的低压扫频激振新方法,并采用了输入捕获方式对传感器进行测量。 本文针对振弦式传感器的特性以及无线发送数据、大容量存储等功能需求选用了嵌入式微处理器STM32作为施工综合检测系统的核心。设计了振弦式传感器的激振放大电路,通过软件程序实现了改进的低压扫频激振信号,简化了激振电路,有效缩短扫频时间。对于振弦式传感器微弱信号的测量,设计了拾振测量电路,该电路包含带通滤波器,能有效的消除噪声干扰,提高测量精度。设计了一种简单的开关电路,能有效的控制振弦式传感器与激振电路和拾振电路的连接与断开。此外,结合检测系统的具体功能需求,研究了基于SD卡的大容量存储模块,其容量可扩展至32GB,实现了数据实时存储的功能；系统配置了TFTLCD显示模块,能实时显示测量数据以及数据存储、发送状态;分析比较了六种无线通信技术,阐述了选用WIFI无线技术的依据,研究了基于WIFI的无线通信技术,可实时无线发送数据至PC机或手机。在软件设计方面,本文采用了模块化的嵌入式C语言编程,简化了程序结构,便于移植和维护。 最后,对施工综合检测系统的功能进行了验证与测试,结果表明与传统的人工检测仪相比本系统具有轻便易携带、成本低、大容量数据存储、无线发送数据等特点。
【关键词】：振弦式传感器 扫频激振 STM32 应变测量 无线传输
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU714;TP274
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 序言9-10
• 目录10-13
• 1 引言13-16
• 1.1 本文研究背景和意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-15
• 1.3 论文的主要内容与结构15-16
• 2 振弦式传感器介绍16-22
• 2.1 振弦式传感器16-19
• 2.1.1 传感器的基本知识16
• 2.1.2 振弦式传感器的分类与结构16-18
• 2.1.3 振弦式传感器的数学模型18-19
• 2.1.4 振弦式传感器的工作原理19
• 2.2 振弦式传感器激振方法与原理19-20
• 2.2.1 高压拨弦激振法19
• 2.2.2 低压扫频激振法19-20
• 2.2.3 电流激振法和电磁激振法20
• 2.2.4 改进的低压扫频激振法20
• 2.3 振弦式传感器信号测量原理20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 施工综合检测系统总体方案设计22-28
• 3.1 系统需求分析22
• 3.2 系统整体设计22-23
• 3.3 核心芯片选型23-24
• 3.4 无线通信方案选择24-27
• 3.4.1 NFC通信技术24
• 3.4.2 蓝牙通信技术24-25
• 3.4.3 IrDA通信技术25
• 3.4.4 Zigbee通信技术25-26
• 3.4.5 GPRS通信技术26
• 3.4.6 WIFI通信技术26-27
• 3.5 本章小结27-28
• 4 系统硬件电路研究与设计28-50
• 4.1 系统原理图28
• 4.2 系统各模块电路设计28-47
• 4.2.1 MCU最小系统模块28-31
• 4.2.2 电源模块31-32
• 4.2.3 大容量存储模块32-35
• 4.2.4 TFTLCD显示模块35-36
• 4.2.5 WIFI通信模块36-37
• 4.2.6 激振电路设计37-38
• 4.2.7 开关电路设计38-40
• 4.2.8 拾振测量电路设计40-47
• 4.3 电路板制作47-49
• 4.3.1 PCB制作47
• 4.3.2 焊接与调试47-48
• 4.3.3 系统的实物图48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 5 系统软件研究与设计50-64
• 5.1 施工综合检测系统主控模块的软件设计50-63
• 5.1.1 SD卡检测程序51
• 5.1.2 改进的低压扫频激振程序设计51-53
• 5.1.3 开关程序设计53-54
• 5.1.4 拾振测量程序设计54-57
• 5.1.5 TFTLCD显示程序57-59
• 5.1.6 WIFI通信程序设计59-60
• 5.1.7 数据存储程序设计60-63
• 5.2 本章小结63-64
• 6 施工综合检测系统验证与测试64-86
• 6.1 传感器实物与被测对象介绍65-67
• 6.2 激振电路的验证与测试67-69
• 6.3 开关电路的验证与测试69-70
• 6.4 拾振测量电路的验证与测试70-73
• 6.4.1 前置放大电路的验证与测试70-71
• 6.4.2 带通滤波器的验证与测试71-72
• 6.4.3 中间放大电路的验证与测试72
• 6.4.4 施密特触发器整形电路的验证与测试72-73
• 6.5 TFTLCD数据显示的验证与测试73-76
• 6.6 WIFI无线数据传输的验证与测试76-82
• 6.7 SD卡存储数据的验证与测试82-83
• 6.8 测量结果分析83-85
• 6.9 本章小结85-86
• 7 结论86-88
• 参考文献88-90
• 图索引90-93
• 表索引93-94
• 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果94-96
• 学位论文数据集96

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 闫晓俊;基于STM32的WIFI视频传输的研究与设计[D];中北大学;2016年

，

本文编号：940491