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《济南大学》 2010年
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水泥压电传感器信号分析处理系统的研究与开发

薛岩波  
【摘要】: 水泥基压电传感器与传统的压电传感器相比具有诸多优势。水泥基压电传感器与混凝土材料具有较好的相容性的优点,具备较好的耐久性,较强的抗干扰能力,较高的强度,较快的响应速度,辅助设备少,制作工艺简单,造价低廉等优点,为其在工程实践中的广泛应用打下良好的基础,具有较好的应用前景。 本论文首先介绍了水泥基压电传感器的特点以及应用现状,分析了水泥基压电传感器的优点、称重原理等,然后介绍了针对本工程设计的数据采集系统的软硬件组成。着重分析了水泥基压电传感器在几种典型工程领域中的应用,讨论了水泥基压电传感器信号的采集、预处理、传输的实现方法。并且对常用的几种数据处理方法进行了详细的对比分析。在此基础上,以水泥基压电传感器的动态称重及车速测量为主要研究内容,重点分析了动态称重数据处理的算法,进行了大量的试验验证,最后实现了一个基于水泥基压电传感器的应用研究平台。 本信号分析处理系统主要由上位机和下位机两部分组成,上位机由计算机和数据采集处理软件组成,下位机包括工业控制计算机及附件,采集数据分析软件采用了OOP设计理念实现了系统的软件框架,上位机软件提供了可视化人机交互界面,用于实现传感器信号的预处理、存储、运算、分析等功能。本文详细讨论了采集数据的预处理方法,重点阐述了神经网络法、峰面积法及峰值电压法的原理及其在动态轴重测量中的应用,然后根据对比效果选择了其一进行了大量的试验验证。根据工程应用实际需求设计传输数据的通信协议。下位机软件采用汇编语言进行编写,运用了优化设计满足了高速的数据采集和传输需求。针对上、下位机之间的通信需求,实现了两种通信模式: 1.采用了RS-232C串行通信协议,微软Mscomm串行通信控件,应用C++语言编程实现了上、下位机之间实时可靠的通信。 2.通过Winsock API和Packet Driver编程接口调试完成了上下位机的网络通信。 本系统各功能模块已通过调试,并且在济南大学材料学院试验场地进行了系统标定与仿真试验以验证测试数据的重复性及一致性。根据对不同质量的车辆测试数据进行分析,本系统可以初步应用到汽车的动态称重、车速的检测等领域中,运行正常,其数据重复性和一致性较好,具备较高的实用价值。
【学位授予单位】:济南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP212.1

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