基于ARM的锚杆无损检测仪设计

发布时间：2017-10-07 15:11

  本文关键词：基于ARM的锚杆无损检测仪设计

  更多相关文章： 锚杆 ARM 无损检测 小波变换 HHT 数据融合

【摘要】：锚杆锚固技术在边坡和地下工程中得到了广泛的应用。但是,评价锚固质量的优劣仍旧是一项艰难的工作。取芯法和拉拔实验法是传统的破坏性检测方法,这两种方法有操作复杂,开销巨大等缺点。应力波反射法应用在锚杆锚固质量无损检测上,显示出了良好的效果,已经在工程中得到了广泛的应用。同时随着电子技术的快速发展,ARM嵌入式技术得到了广泛的应用。本文基于应力波反射法和ARM技术做了如下研究:(1)研究了锚杆锚固系统的工作特性和应力波反射法检测的基本原理。分析了理想条件下的一维锚杆纵向振动特性以及应力波的传播特性。(2)选择型号为S3C6410(ARM11内核)的ARM芯片作为核心处理器,设计了锚杆无损检测仪的硬件电路。设计了由恒流源电路、升压电路、信号调理电路、A/D转换电路以及IEPE型的加速度传感器构成系统的数据采集电路模块。设计了Flash存储电路、LCD显示电路、系统的电源电路、晶振电路、复位电路以及USB接口等扩展接口电路。(3)根据硬件平台的设计需要,对ARM嵌入式操作系统进行裁剪,定制了Win CE6.0嵌入式操作系统,并且成功将其移植到硬件平台上。(4)采用面向对象的程序设计方法,选用微软的C++的编程框架开发了锚杆无损检测仪的应用程序。无损检测仪的应用软件具有功能完整,界面简约、操作方便的特点。主要实现了信号采集、显示、存储功能和信号处理功能。经过仪器采集的信号能够比较准确的反映出原始信号的特征,经过信号处理能够更加准确的反映信号特征,满足工程要求。(5)分别将小波变换、HHT变换和数据融合三种算法应用到锚杆无损检测当中,取得了比较好的应用效果。采用小波变换和HHT变换分别对原始信号进行降噪处理,二者都能够比较有效的降低检测误差,提高了锚杆长度的检测精度。数据融合算法得到的检测结果误差较小,满足工程要求。选择了由螺纹钢制作的5.5 m长的裸锚杆和2 m长锚固锚杆为被测试的对象,搭建测试平台,对系统进行测试,结果证明设计的功能得到了实现。
【关键词】：锚杆 ARM 无损检测 小波变换 HHT 数据融合
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH878
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 本课题的提出及研究的意义10-11
• 1.2 锚杆无损检测在国内外的研究现状11-13
• 1.2.1 锚杆无损检测在国外的研究现状11-12
• 1.2.2 锚杆无损检测的国内的研究现状12-13
• 1.3 论文的结构安排13-15
• 第二章 锚杆无损检测系统的基本理论基础15-23
• 2.1 锚杆的类型和功能15-16
• 2.1.1 锚杆的功能15
• 2.1.2 锚杆的类型15-16
• 2.2 锚杆的波动方程16-17
• 2.3 锚杆在不同条件下的纵振方程17-20
• 2.3.1 锚杆两端都自由的纵振方程17-18
• 2.3.2 锚杆一端自由，另一端固定的纵振方程18-19
• 2.3.3 锚杆两端都固定的纵振方程19-20
• 2.4 锚杆应力波法检测的原理20-21
• 2.5 应力波在传播过程中的能量变化21-22
• 2.5.1 扩散衰减21-22
• 2.5.2 吸收衰减22
• 2.5.3 散射衰减22
• 2.6 本章小结22-23
• 第三章 锚杆无损检测系统硬件电路的设计23-46
• 3.1 锚杆无损检测系统总体设计23
• 3.2 锚杆无损检测系统的硬件设计23-36
• 3.2.1 ARM微处理器的选择24-25
• 3.2.2 加速度传感器的选取25-27
• 3.2.3 信号调理电路设计27
• 3.2.4 系统电源设计27-29
• 3.2.5 系统时钟电路设计29-30
• 3.2.6 系统复位电路设计30
• 3.2.7 NAND Flash电路设计30-32
• 3.2.8 SDRAM电路设计32-34
• 3.2.9 SD CARD电路设计34
• 3.2.10 USB接口电路设计34-35
• 3.2.11 LCD触摸屏电路和A/D转换电路设计35-36
• 3.3 操作系统的定制36-45
• 3.3.1 Wndows CE操作系统的简介37-38
• 3.3.2 Windows CE操作系统定制的开发工具38-39
• 3.3.3 操作系统的定制39-44
• 3.3.4 Windows CE操作系统的移植44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 锚杆无损检测系统软件设计46-72
• 4.1 软件开发工具46-47
• 4.2 软件功能模块的设计47-51
• 4.2.1 文件的存取模块48
• 4.2.2 参数设置模块48-49
• 4.2.3 数据采集模块49-50
• 4.2.4 数据分析处理模块50-51
• 4.3 小波分析51-59
• 4.3.1 小波变换的基本原理51-52
• 4.3.2 连续小波变换52-53
• 4.3.3 离散小波变换与多分辨率分析53-54
• 4.3.4 Mollet小波变换54-55
• 4.3.5 小波阈值法去噪55-56
• 4.3.6 小波变换在锚杆无损检测仪上的应用56-59
• 4.4 HHT变换59-66
• 4.4.1 经验模态分解法60-62
• 4.4.2 希尔伯特变换62-63
• 4.4.3 HHT变换在锚杆无损检测仪的应用63-66
• 4.5 基于D-S理论的数据融合算法研究66-71
• 4.5.1 基于D-S的数据融合的基本原理66-68
• 4.5.2 D-S数据融合算法在锚杆无损检测仪上的应用68-71
• 4.6 本章小结71-72
• 第五章 系统测试72-78
• 5.1 测试平台的搭建72-74
• 5.2 系统测试74-77
• 5.2.1 信号采集模块的测试74-75
• 5.2.2 小波变换模块的测试75-76
• 5.2.3 HHT变换模块的测试76-77
• 5.2.4 数据融合模块的测试77
• 5.3 本章小结77-78
• 第六章 结论与展望78-80
• 6.1 结论78
• 6.2 展望78-80
• 参考文献80-83
• 致谢83-84
• 附录 硬件电路原理图84-86
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文86

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本文编号：988547