数字动态应力应变仪的研究与设计

发布时间：2021-11-03 02:18

　　在解决工程结构的应力应变问题时,由于工程的大型化及复杂化,在理论计算难以解决的情况下,往往需要借助实验的手段。并且,工程问题的分析是否准确与测量仪器的精度紧密相关。电阻应力应变仪的实质是通过测量电阻变化率来得知被测物应变大小的精密电子设备。论文主要在提升测量精度方面对数字动态应力应变仪进行了研究与设计,同时,针对动态应变信号的非平稳特性,提出了一种基于EEMD与频谱校正的动态应变信号分析方法。对于测量精度的提升,主要从应变电桥、供桥电源、信号调理电路以及平衡标定这几部分分别进行了研究。对每一个模块所引起的测量误差进行深入剖析,进而提出改进方案,最终设计了相应的硬件实现电路。在动态应变信号的分析方面,由于实测应变信号通常含有大量随机噪声,是许多应变信号的叠加,因此,其非平稳特性显著。通过对现有处理方法（小波方法、EMD方法、解析模态等）研究发现,它们在频谱分析时精度不高,因此,提出了基于EEMD与频谱校正的应变信号分析法,并且做了仿真验证。对于论文所设计动态应变仪的整体性能,文中进行了分模块化的详细测试。其中包括供桥电源的纹波率测试、调理信号测试、FPGA串并转换测试、零点漂移测试、应变... 

【文章来源】：天津工业大学天津市

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 应变电测技术的发展
        1.2.1 应变电测的发展历史
        1.2.2 应变的分类
        1.2.3 应变电测技术的应用
    1.3 国内外应变仪研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 研究内容
    1.5 设计指标
第二章 应变仪测量原理
    2.1 应力应变基本理论
        2.1.1 基本概念
        2.1.2 工程应力和真实应力
        2.1.3 应变的正负
    2.2 应变片介绍
        2.2.1 应变片的构造与种类
        2.2.2 应变片的选型
        2.2.3 应变片的工作原理
    2.3 测量电桥
        2.3.1 电桥测量原理
        2.3.2 应变花原理
        2.3.3 应变测量的优缺点
    2.4 动态应力应变仪基本组成
    2.5 本章小结
第三章 应变仪硬件电路研究与设计
    3.1 测量电桥的研究与设计
        3.1.1 桥路变换原理
        3.1.2 桥路模式变换电路设计
    3.2 应变测量中对精度影响的研究
        3.2.1 温度漂移的研究及解决方法
        3.2.2 桥源的影响研究及解决方法
        3.2.3 电桥的自动平衡研究
        3.2.4 电桥的自动标定研究
        3.2.5 电桥自动平衡及自动标定电路的设计
    3.3 应变信号调理电路
        3.3.1 放大电路设计
        3.3.2 采集电路设计
    3.4 控制及处理系统设计
        3.4.1 控制系统总体框图
        3.4.2 通信总线设计
    3.5 本章小结
第四章 应变信号的谱分析算法研究
    4.1 引论
    4.2 EEMD基本原理及仿真
    4.3 频谱校正原理及仿真
    4.4 基于EEMD与频谱校正的动态应变信号分析方法研究
    4.5 本章小结
第五章 系统测试与分析
    5.1 应变仪性能测试
        5.1.1 供桥电源测试
        5.1.2 调理电路测试
        5.1.3 FPGA串并转换测试
        5.1.4 零漂测试
    5.2 测量精度测试及分析
        5.2.1 实验装置设计
        5.2.2 实验步骤与数据分析
    5.3 频谱精度的测试与分析
        5.3.1 实验平台搭建
        5.3.2 数据采集与分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 论文展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
附录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]以开放实验强化弹性力学基础知识——以弯曲梁应力分布为例[J]. 卢玉林,王丽,卢滔,魏佳.  力学与实践. 2016(05)
[2]东轻20MN挤压机张力柱应力应变测试分析[J]. 刘杰,薛占军,吴伟,李国斌,梁延军,李铁刚.  重型机械. 2016(05)
[3]高速微切削应变式测力仪的结构拓扑优化设计[J]. 王明强,王国良,刘志强.  江苏科技大学学报(自然科学版). 2016(03)
[4]基于全相位谱细化与校正的谐波和间谐波测量方法[J]. 邹培源,黄纯,江辉,周迭辉.  电网技术. 2016(08)
[5]基于全相位FFT的感应式磁力仪频谱校正方法研究[J]. 任海燕,曾立,刘旭,魏东,王艳,陈昱.  空间科学学报. 2016(03)
[6]基于STM32的交替式排水量检测系统的硬件设计[J]. 桑勇,代月帮.  液压气动与密封. 2016(03)
[7]多通道应变仪自动标定系统设计[J]. 徐丽娇,刘翔,吉小军.  工矿自动化. 2016(03)
[8]基于解析模态分解的机械故障诊断方法[J]. 时培明,苏翠娇,赵娜,韩东颖.  中国机械工程. 2016(05)
[9]大量程水电监测传感器设计及应用[J]. 夏明,李杰,刘敏飞,郑水华.  水电与抽水蓄能. 2016(01)
[10]长大隧道工程中光纤光栅仪器信号传输试验研究[J]. 郜强,张心怡.  水利规划与设计. 2016(02)

博士论文
[1]非线性大应变固结理论与试验研究[D]. 黄杰卿.浙江大学 2015

硕士论文
[1]基于光纤光栅传感的火炮关重件应变测试研究[D]. 张翔.南京大学 2016
[2]准静态加载与激光冲击动态加载金属箔板微弯曲尺寸效应研究[D]. 钱清.江苏大学 2016
[3]基于三轴应变片测量的电工钢片矢量磁致伸缩特性研究[D]. 李强.沈阳工业大学 2016
[4]筒型测力传感器轴向力测量动态标定方法研究[D]. 马薇.沈阳工业大学 2016
[5]船舶调距桨装置动态加载试验系统研究[D]. 陈嘉迪.浙江大学 2016
[6]基于布里渊动态光栅的高精度分布式横向压力传感器研究[D]. 滕雷.哈尔滨工业大学 2015
[7]短距离光纤应变传感系统[D]. 柳媛瑾.复旦大学 2014
[8]材料动态力学性能的实验装置测试系统研究[D]. 姚海波.河南科技大学 2014
[9]光纤光栅应变传感器的动态误差补偿研究[D]. 金潘.武汉理工大学 2014
[10]基于小波分析的桥梁结构损伤识别方法研究[D]. 相林杰.天津大学 2013



本文编号：3472846