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原文传递铁塔螺栓松动检测技术研究

论文题名：	铁塔螺栓松动检测技术研究
关键词：	高铁通信铁塔;螺栓松动;检测装置;冲击弹性波
摘要：	高铁通信铁塔长期处于动态风载荷中，容易诱发铁塔各连接节点螺栓松动，威胁铁塔结构安全。针对现有的螺栓松动检测方法检测工作复杂，检测成本高昂，检测精度及效率低等问题，本文提出基于冲击弹性波原理的检测方法。论文通过有限元仿真与铁塔实物模型对比试验，验证了方法的可行性。在此基础上，设计了便携式铁塔螺栓松动检测系统装置，可实现振动激励、信号接收与处理以及螺栓松动的自动辨识。　　论文首先介绍了振动理论基础以及冲击弹性波检测原理，提出了基于冲击弹性波检测铁塔螺栓松动的基本方法，利用铁塔有限元模型开展了有限元模态及瞬态仿真分析。然后搭建了铁塔实物验证实验平台，利用电磁激振器与激光测振仪，验证了有限元分析的正确性。之后提出了塔底一点激励、塔顶多点检测的测试方法，获得了铁塔模型各杆的最佳响应频率，设计了检测系统总体方案。　　在此基础上，论文开发完成了基于FPGA和STM32的便携式检测装置，实现了波形发射、振动信号接收、数据处理、人机交互以及存储等功能。其中，FPGA程序采用了Verilog HDL和QuartusⅡIP核相结合的方式，设计了直接数字合成模块(DDS)、数据缓冲模块(FIFO)以及时钟管理模块，为系统提供了所需的激励波形、时钟信号，同时缓存ADC输出的数据。STM32系统软件移植了uC/OS-Ⅱ操作系统，实现了通讯、SD卡存储、LCD驱动、FFT计算以及螺栓松动判断多任务管理与优先级安排。　　论文最后进行了一系列实验室及现场检测实验，检验了该检测系统发射、接收以及螺栓松动自动检测功能。实验结果表明，系统检测误差在8％以内，且本系统具有高效、便携、高性价比等优点。
作者：	何生成
专业：	机械工程
导师：	朱力强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文