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用于桥梁健康监测的无线传感器系统集成
| 论文题名： | 用于桥梁健康监测的无线传感器系统集成 |
| 关键词： | 桥梁结构;健康监测;无线加速度传感器;模态分析 |
| 摘要： | 随着人们对结构安全认识的提高和监控技术的发展,结构健康监测已成为工程结构领域的一个热点研究问题。现有结构健康监测的实现大都使用有线数据采集系统对结构在环境激励下采集的振动信号进行分析。近年来,随着微机电技术的发展,低成本无线智能传感器的使用避免了传统通用有线系统的高成本问题,因此无线传感器网络成为有利于结构健康监测应用的新技术。本文将无线传感技术与健康监测技术相融合,研究了无线智能传感器节点硬件模块的设计和相关应用程序的开发,设计并初步实现了用于结构振动信号监测的无线数据采集系统,并通过相关实验对该系统的性能进行了测试,结果显示了无线传感器网络美好的发展前景。 首先,本文针对结构健康监测振动信号采集精度较高的需求,选取加速度传感器ADXL335为智能传感芯片,完成了传感器模块的电路设计及无线智能传感器板的制作。同时结合第五代MICA系列节点平台设备IRIS,利用基于TinyOS操作系统的nesC语言编写了传感器的驱动程序和无线通信程序,使用LabVIEW开发工具完成了基站与PC的串口通信,集成了一个无线加速度采集系统,实现了加速度信号的高精度采集。 其次,深入研究了无线数据采集系统信号的同步采集问题。分析比较了传感器网络中常用的几种的时间同步机制,总结了他们的优缺点。针对结构振动监测系统中时间同步的要求,设计完成了微秒级别的FTSP算法时间同步组件,并利用IRIS节点对同步误差进行了测试。 最后,在实验室搭建了无线振动测试实验平台,对无线智能传感器节点及其组成的采集系统进行了性能测试,提取了桥梁模型的模态参数。通过与有线采集数据识别的结果对比,试验结果显示本文集成的无线采集系统能够正确地识别结构的动力特性参数,验证了基于无线传感器网络的振动监测系统进行现实应用的可行性。 |
| 作者： | 何显银 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 柳成荫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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