基于ARM的嵌入式光纤光栅振动检测系统

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:toofar
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在高速发展的现代社会中,越来越多的工程领域需要对振动问题进行分析和处理。合理的分析处理振动问题可以帮助人们制造优良的机械,设计安全的建筑结构,减小振动带来的负面影响等。电学式测量方法是目前对振动信号检测的主要方法,但是电学式测量方法需要考虑系统绝缘、防电磁干扰等问题,因此在环境比较恶劣、对安全要求比较高的场合其应用受到限制。光纤光栅传感器因具有结构简单、测量精度高、本质安全、抗电磁干扰、易于形成传感网络等优点成为近几年发展最为迅速的传感器件。本文在对光纤光栅传感及解调技术研究的基础上,结合嵌入式技术设计了一套基于ARM的嵌入式光纤光栅振动检测系统,为复杂环境中对振动信号的检测问题提供了一个切实易行的解决方案。论文主要内容如下:首先,从光纤光栅的耦合模理论入手,研究了光纤光栅的传感原理,分析了光纤光栅测量应变的数学模型;以此理论为基础设计了测量振动信号的光纤光栅加速度传感器;分析比较目前几种常用的光纤光栅传感解调技术,设计了基于匹配光栅解调法的解调光路,并对所设计的光路进行实验分析。然后,针对光纤光栅传感系统中光信号微弱的特点设计了信号调理电路,整个信号调理电路包括光电转换电路、信号放大电路、滤波电路等部分,完成将光信号转化为电信号的工作。为了保证光纤传感系统的精度和稳定性,在电路设计时,采取相应的措施对各方面干扰进行有效抑制。另外,使用ARM内核的LPC2210芯片作为处理器,结合外部扩展的硬件资源,以μC/OS-Ⅱ实时嵌入式操作系统为平台进行应用程序开发,完成振动信号采样、人机交互、网络通讯等功能,使整个振动检测系统初步具有数字化、智能化、网络化的特点。最后,利用实验室资源搭建实验平台,使用稳态正弦激振法和瞬态激振法对整个系统进行测试,验证系统的可靠性和稳定性,并对实验结果进行分析和总结。
其他文献
随着4C技术(计算机技术、控制技术、通信技术和图形显示技术)的迅速发展以及生活水平的不断提高,人们对家居环境的要求越来越高,家居智能化已成为在现代生活的标志之一,而通
无线通信和现代网络等技术的进步,推动了无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)的产生和发展,使其在环境监测及预报、健康护理和智能家居等各个领域具有广泛的应用。
随着图像处理方法和计算机性能的不断提高,机器人视觉伺服也取得了迅猛发展,并且在焊接与密封、传送带工件装配、跟踪与导航等方面得到了广泛的应用。然而因为机器人的机械臂
随着业务的开展,工程设计单位或企业的设计部门逐渐积累数量庞大的以电子形式存在的图纸和文档。这些图纸和文档往往分散在各个职能部门及个人手中,缺乏有效的集中管理。从而
PWM整流器相比传统的不控整流和相控整流,能实现输入单位功率因数,正弦化的输入电流,稳定的直流电压。然而在电网电压不平衡时,电网电压中的负序电压分量导致整流器的直流电流出现二次谐波,使得直流侧电压也产生二次谐波,严重影响PWM整流器的性能。如何抑制不平衡电网电压下产生的二次谐波电流,提高PWM整流器性能是本文的重点研究内容。本文分析了传统整流器存在的问题,阐述了三相电压型PWM整流器的基本工作原理
静态固定的频谱分配手段加之快速发展的无线技术对频谱的极大需求导致了频谱资源的匮乏,认知无线电技术通过“机会式接入频段”能够从根本上提高频谱的利用率,博弈论作为一种
我国是煤炭生产大国,近年来随着矿井机械化程度的不断提高,煤矿粉尘危害问题日益突出:煤尘爆炸、诱发职业病尘肺病等。因此有效控制粉尘,降低粉尘度,杜绝煤尘事故,是煤矿安全
无线传感器网络(WSN, Wireless Sensor Network)已被广泛应用于军事、环境监测、交通、抗灾,工业现场等诸多领域。节点定位作为无线传感器网络的关键支撑技术和研究热点,对于
随着科学技术的不断进步,国内外学者对智能机器人的研究越来越关注。具有人类外部特征的仿人机器人更是受到了人们的青睐并且得到了迅猛的发展。其中,仿人机器人自主行走研究
PID控制是最早发展起来的控制策略之一,由于其算法简单、鲁棒性好、可靠性高等优点,至今仍广泛应用于工业过程控制中。但是,PID控制的缺点是不适用于有大滞后、时变、非线性