基于PSD的位移检测系统设计

发布时间：2017-05-18 18:27

  本文关键词：基于PSD的位移检测系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 本文介绍了基于PSD的位移检测系统的研究和设计过程,重点介绍了二维PSD输出的非线性及BP神经网络的非线性校正方法。该系统是以重力直坝为背景而设计的一套自动检测大坝位移的装置。 大坝由许多坝段构成,每个坝段作为一个测量节点,装有一套位移检测系统。基于PSD的位移检测系统主要是用来检测重力直坝的水平方向及铅直方向的位移情况,它主要由主机和各节点单机构成。该测量系统采用基于RS485总线的分布式主从结构,主机可以同时对各节点单机进行控制,并接收各节点单机传送回来的数据。由于二维PSD的输出具有严重的非线性失真,因此,本文详细介绍了BP神经网络的非线性校正方法,给出了PSD输出校正前、校正后的数据,提高了系统的测量精度。 本文首先介绍了该课题的来源和背景以及设计该系统的目的和意义,并在此基础上提出了该系统要实现的功能,接下来的章节阐述了根据系统功能所设计的单节点检测系统的原理及硬件实现过程,介绍了PSD非线性的校正方法及系统软件设计,并给出了影响本系统测量精度的其他因素及消除这些因素影响的方法,最后说明经过软/硬件联调之后,系统满足其设计要求。 本系统在保证测量精度及系统使用寿命的前提下,采用二维PSD作为敏感器件、激光器作光源的位移检测系统,提高测量系统的自动化程度,而且系统结构简单,使整个系统的可靠性和实用性也得到了很大的提高。
【关键词】：二维PSD BP神经网络 非线性校正 LM算法 MATLAB工具箱
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH822
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1. 绪论9-13
• 1.1 课题来源及背景介绍9-10
• 1.2 课题的目的及意义10-11
• 1.3 本课题主要研究的内容及结构安排11-13
• 2. 系统总体设计13-16
• 2.1 系统整体设计要求13
• 2.2 PSD 位移检测系统结构13-14
• 2.3 PSD 位移检测系统应用于大坝位移检测的结构14-15
• 2.4 大坝位移检测原理15-16
• 3. 系统硬件设计16-32
• 3.1 PSD 介绍16-21
• 3.1.1 PSD 的结构及工作原理17-19
• 3.1.2 PSD 的种类及特点19-21
• 3.1.3 PSD 的选取21
• 3.2 位移检测系统的光源21-23
• 3.2.1 发光二极管22
• 3.2.2 半导体激光器22-23
• 3.3 电源模块设计23
• 3.4 A/D 转换器23-29
• 3.4.1 ICL7135 介绍24-25
• 3.4.2 ICL7135 与单片机接口25-29
• 3.5 通信功能设计29-32
• 4. 二维 PSD 的标定及非线性校正32-55
• 4.1 二维PSD 的标定32-36
• 4.1.1 二维PSD 标定系统介绍32-34
• 4.1.2 二维PSD 标定34-36
• 4.2 传统的非线性校正方法及其弊端36-38
• 4.3 BP 神经网络38-46
• 4.3.1 BP 神经网络的结构及算法38-41
• 4.3.2 几种BP 训练方法比较41-44
• 4.3.3 LM 算法介绍44-46
• 4.4 BP 神经网络的MATLAB 实现46-48
• 4.5 BP 神经网络对PSD 的非线性校正48-55
• 4.5.1 非线性PSD 的BP 神经网络修正48-49
• 4.5.2 BP 网络非线性校正结果49-51
• 4.5.3 非线性校正误差分析51-55
• 5. 系统软件设计55-62
• 5.1 PSD 标定过程55-58
• 5.2 PSD 位移检测系统工作过程58-62
• 6. 影响 PSD 位移检测系统测量精度的主要因素及解决方法62-68
• 6.1 影响PSD 位移检测系统测量精度的主要因素62-63
• 6.2 背景光处理63-68
• 6.2.1 背景光对PSD 的影响63-65
• 6.2.2 克服杂散光干扰的办法65-68
• 7. 结论68-70
• 附录170-71
• 附录271-72
• 附录372-81
• 附录481-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-89
• 硕士期间发表的论文及所取得的研究成果89

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