外装式索力传感技术研究与测试系统开发

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当今,钢缆索技术已经广泛应用于各种桥梁、建筑结构等领域。这些应用领域和人们的生产生活密切相关,因此其安全问题非常重要。对钢缆索的受力状况进行检测,判断和分析钢缆索的结构健康状况,具有重要的意义。传统检测索力的方法很多,但是都有很多不足,目前在工程领域通常使用的是基于磁弹效应原理的一种新型测量方法。相比传统的索力检测方法,磁通量法具有低成本、高精度、高灵敏度以及可以直接获取应力信息的优点。目前基于磁弹效应原理的传感器有套筒式传感器和单旁路传感器,由于单旁路传感器的精度和灵敏度不是很乐观,故工程中通常使用套简式传感器进行测量,但由于套筒式传感器安装不方便以至于成本相对比较高,因此,根据磁弹效应原理研究并开发一种外装式索力传感器以及相应的索力测试仪器是具有重要的应用价值的。  论文首先在国内外基于磁弹效应的索力检测研究基础上,设计外装式索力传感器的结构和具体尺寸,用ANSYS软件对外装式索力传感器进行仿真分析。  其次,基于ARM处理器S3C2440,进行索力检测仪器的硬件设计和研制,包括励磁回路及其控制电路、信号调理和采集模块、外围电路等。在信号采集模块中,利用Verilog-HDL硬件描述语言设计了FIFO写入与复位模块、AD转换控制模块。  然后,根据设计需要,设计了索力检测仪器的软件。基于WindowsCE5.0嵌入式操作系统开发索力检测的应用软件,利用PlatformBuilder5.0开发系统设计用于数据采集缓存的流驱动模块,利用EmbeddedVisualC++4.0软件开发平台设计了励磁控制、数据处理和人机交互等相关软件模块。  最后,对索力检测仪器的软硬件进行了调试和实验验证。实验表明,设计的外装式索力传感器具有良好的灵敏度和精度以及索力检测系统的软硬件功能能够实现基于磁弹效应的钢缆索的索力检测,具有重要的实用价值。
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