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          基于虛擬儀器的振動信號采集與處理系統(tǒng)

          作者: 時間:2012-04-05 來源:網(wǎng)絡 收藏

          摘要:橋梁分布在廣闊的空間范圍內(nèi),給數(shù)據(jù)的帶來了一定的困難。尤其對于,根據(jù)模態(tài)分析的需要,需要各點的時間嚴格同步。該文利用開發(fā)的數(shù)據(jù)系統(tǒng),可以滿足分布各點的的同步采集。同時,該文利用LabVIEW開發(fā)了數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),可以對信號進行存儲顯示及頻譜分析,通過對實驗平臺的振動數(shù)據(jù)采集處理結(jié)果顯示,系統(tǒng)運行正常、處理結(jié)果正確。
          關(guān)鍵詞:;同步數(shù)據(jù)采集;環(huán)境激勵;頻譜分析

          0 引言
          橋梁健康監(jiān)測通過對橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)測與評估,為其在特殊氣候、特殊交通條件下或運營狀況嚴重異常時觸發(fā)預警信號,分析評估橋梁使用壽命,并為橋梁的養(yǎng)護、維修與管理決策等提供科學的依據(jù)。
          橋梁健康監(jiān)測需要大量的硬件和軟件支持,傳統(tǒng)儀器雖然有很多優(yōu)點,但是使用功能單一,價格昂貴,已經(jīng)在測量控制行業(yè)得到了迅速的發(fā)展,其綜合了計算機強大的計算功能,以及和通信網(wǎng)絡的技術(shù)融合,使得橋梁的遠程實時監(jiān)測成為現(xiàn)實。
          LabVIEW作為一款圖形化編程平臺,它在數(shù)據(jù)采集(DAQ)、虛擬儀器軟件框架(VISA)、通用接口總線(GPIB)及串口儀器控制、圖像處理、數(shù)據(jù)分析和圖表顯示方面都具有強大的優(yōu)勢。
          該文主要利用虛擬儀器搭建了橋梁的采集系統(tǒng),利用LabVIEW實現(xiàn)了信號處理系統(tǒng)的設計。最后通過實驗驗證了系統(tǒng)的性能。

          1 系統(tǒng)整體方案
          橋梁的固有頻率是橋梁健康評價的重要指標,通過對橋梁在自然環(huán)境激勵下振動信號的同步采集和分析,可以得到橋梁的固有頻率。該文所設計的振動信號采集屬于橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的一部分,主要包括傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)同步采集與傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲與顯示子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)。振動數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/194142.htm

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          2 同步采集系統(tǒng)搭建
          同步采集技術(shù)根據(jù)同步基準的不同,可以分為基于信號的同步和基于時間的同步。基于信號的同步,子系統(tǒng)的時鐘和觸發(fā)信號通過物理連接分享,而對于空間距離較大的數(shù)據(jù)同步,由于信號同步最大距離的限制,使用基于時間的同步更為合適。
          PXI是多通道同步采集最理想的平臺,PXI的背板提供多種基于信號的同步選項,其中包括一個系統(tǒng)定時槽位、星形觸發(fā)總線、一個10 MHz的系統(tǒng)參考時鐘、同步脈沖和觸發(fā)總線等。一座橋梁分布在廣闊的地理空間中,致使傳感器之間的距離較大,這樣通過電纜傳輸采樣信號和觸發(fā)信號并不實際可行。可以通過GPS進行基于時間的同步采集。GPS衛(wèi)星上有準確時鐘,可以同時用于定時和時間同步。GPS用戶通過GPS衛(wèi)星接收機獲取空間位置信息,同步時標和標準時間。基于上述分析,可以搭建出合理的橋梁分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),以振動信號為例,其基于GPS時間同步的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖2所示。其中PXI-6143同步采集卡負責采集來自加速度傳感器的測量數(shù)據(jù),PXI-6682接收來自GPS天線的同步時間作為各采集站的時間基,并產(chǎn)生觸發(fā)信號。

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