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基于PQCr-PSI传感器的桥梁振动无线监测系统设计与实现
| 论文题名： | 基于PQCr-PSI传感器的桥梁振动无线监测系统设计与实现 |
| 关键词： | 桥梁振动;PQCR-PSI传感器;无线监测系统;ZigBee技术;频率采集 |
| 摘要： | 桥梁作为一种耗资巨大、设计建造周期和使用年限都很长的大型基础交通设施，在促进国民经济建设、地域文化交流和推动社会发展中发挥着极为重要的作用。桥梁结构振动是影响桥梁的使用和安全的重要因素之一，对桥梁振动进行实时监测对于避免桥梁事故的发生和延长其使用寿命有着极其重要的意义。 PQCR-PSI传感器是实验室开发的一种结构简单、具有大感频牵引率的电感式传感器，它实现了电感式传感器的数字化频率输出，克服了以交流电桥和LC谐振为振荡电路的电感传感器的一些缺陷，系统将其作为传感器探头应用到了桥梁振动等低频振动测量中。通过对桥梁振动特性与现有振动传感器优缺点的分析，针对大跨度桥梁振动信号监测的需求，提出并设计了一套基于PQCR-PSI传感器的桥梁振动无线监测系统。 根据桥梁振动监测系统的需求与ZigBee技术的原理，系统硬件由振动监测节点、应力应变监测节点、协调器节点三个部分组成。振动监测节点使用FPGA对PQCR-PSI结构所在Pierce振荡电路进行频率采集，同时实现了温度数据采集、数据处理、USB存储和串口数据发送等功能。应力应变监测节点主要由全臂电桥电路、电压放大电路和模数转换电路组成。振动数据与应力应变数据通过ZigBee无线通信的方式发送给协调器节点，协调器接收后通过串口发送给计算机。通过C＃上位机与MATLAB的混合编程，将模糊推理融合理论应用于模拟桥梁状态评估与预警，同时，上位机实现了各数据的动态曲线绘制和MySQL数据库存储等功能。 通过搭建模拟平台进行实验和测试，验证了将基于PQCR-PSI结构的电感式传感器探头应用到桥梁振动测量的可行性。该套监测系统可清楚地反映出桥梁模拟振动情况，实现了对低频振动信号的非接触式无线实时监测。 |
| 作者： | 马文卓 |
| 专业： | 微电子学与固体电子学 |
| 导师： | 陈向东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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