基于窄带物联网的压电阻抗系统设计与开发

发布时间：2024-06-16 07:56

　　管道运输具有高效、便捷、环保等特点,已成为与铁路、公路、航空、水运并行的五大运输手段之一,广泛用于石油、天然气、核废水等介质的运输。长输管道是能源大动脉和重要的生命线工程,对我国经济发展、改善民生、社会安定和国防建设发挥着重要的保障作用。当管道存在缺陷时,若处理不及时,会引起泄漏或爆炸等事故。引起管道缺陷的主要因素包括:连接结构失效、管壁失稳、管道制造缺陷、安全管理、腐蚀、其它。其中,连接结构失效是引起管道事故的重要原因。因此,研究和开发一套适用于管道运输中连接结构健康监测的方法和系统具有十分重要的意义。由于压电陶瓷具有响应速度快、频谱范围宽及耦合特性好等特点,被广泛应用于结构健康监测领域。基于压电陶瓷机电耦合特性的压电阻抗法可以将自身电阻抗与待测结构的机械阻抗相耦合,并通过一定的数据算法后对结构健康状况进行评估。针对压电阻抗法应用于管道连接结构健康监测所面临的问题,本文以管道运输中最常见的法兰盘连接结构为待测对象,结合压电阻抗法理论和物联网技术,设计并开发了一套能够实现远程、实时、准确识别连接结构失效的在线监测系统,具有十分重要的社会意义和经济价值。本文的研究内容和成果包括:1.介绍...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的背景与意义
    1.2 国内外发展研究现状
        1.2.1 常规检测技术
        1.2.2 超声检测技术
        1.2.3 压电检测技术
    1.3 本文的主要工作及结构安排
第2章 压电阻抗测量理论及方法
    2.1 压电陶瓷
        2.1.1 压电效应
        2.1.2 压电陶瓷性能参数
        2.1.3 压电陶瓷结构特性
    2.2 压电阻抗测量理论
        2.2.1 压电阻抗法的理论模型
        2.2.2 压电阻抗法的测量原理
    2.3 压电阻抗测量方法
    2.4 正弦信号测量方法
        2.4.1 快速离散傅里叶变换法
        2.4.2 基2时间抽取FFT算法
    2.5 本章小结
第3章 压电阻抗测量系统硬件设计与实现
    3.1 系统设计方案
    3.2 系统需求分析
    3.3 系统硬件实现
        3.3.1 信号激励模块
        3.3.2 信号调理模块
        3.3.3 AD采集模块
        3.3.4 控制/数据处理模块
        3.3.5 无线传输模块
        3.3.6 电源模块
    3.4 本章小结
第4章 压电阻抗测量系统软件设计与实现
    4.1 开发环境
    4.2 下位机软件总体设计
    4.3 模块程序设计
        4.3.1 信号激励模块程序
        4.3.2 AD采集模块程序
        4.3.3 数据处理模块程序
        4.3.4 无线传输模块程序
    4.4 本章小结
第5章 压电阻抗测量系统测试与实验
    5.1 可靠性测试
    5.2 上位机观测平台测试
    5.3 螺栓监测实验
        5.3.1 建模分析
        5.3.2 压电传感器
        5.3.3 实验验证
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
致谢
参考文献
个人简介



本文编号：3995113