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　　【摘要】： 近年來,橋梁安全事故頻發,各種橋梁坍塌事故造成大量人員傷亡和財產損失,橋梁監測越來越受到關注。但是,在虛擬儀器已經成為主流的測試技術的今天,我國大部分橋梁健康監測還基本處于人工監測階段,這已經無法滿足現代橋梁監測需求。在未來,橋梁健康系統將成為大型橋梁安全保障體系的發展趨勢。 本文結合具體的工程項目對實現橋梁健康自動化監測進行了深入研究,在分析比較了各種數據采集總線儀器的優缺點基礎上完成了基于NI公司PXI總線平臺數據采集傳輸硬件系統的方案設計。 在橋梁健康監測中,加速度信號能夠反映橋梁在遭受撞擊、地震瞬間的受損情況,這就要求對加速度信號進行高分辨高精度同步數據采集,在本項目中選用NI公司PXI-4472B動態同步信號采集卡來完成加速度信號采集。本文詳細分析了PXI-4472B的特點及其多卡同步的條件,針對金沙江大橋分布式監測結構的情況,在比較了無線同步與有線同步各自特點后結合本監測系統特點提出了一種適合本系統的有線同步方法。然后本文根據這種同步思想完成了基于CPLD驅動光纖收發模塊的時鐘同步電路設計,并通過北京雙諾公司的數據采集卡MP421對這種同步方法的有效性進行了驗證。 對于虛擬儀器來說,軟件部分才是系統核心。本文結合金沙江橋梁監測的工程項目中無人職守自動監測的要求將軟件部分分成了現場采集單元程序和監控中心程序兩個部分。采集單元部分完成數據采集任務、數據分析任務、數據存儲傳輸;而監測中心軟件包含數據通信、數據分析、數據存儲和用戶管理與數據顯示等任務。在完成任務分析后,本文選擇了NI公司LabVIEW作為本系統開發語言對各部分功能進行設計。文中著重研究了數據存儲以及數據傳輸的實現,對于數據存儲主要是通過LabVIEW操作數據庫軟件Microsoft Access實現數據分類存儲與用戶數據庫管理,而對于數據傳輸選用了DataSocket技術實現,文中使用LabVIEW軟件實現了數據處理的部分功能。接著本文對監測中心的人機操作界面進行了詳細設計,實現了通過人機界面進行實時數據、歷史數據、數據處理結果的訪問。最后,通過系統的實際開發總結了一些LabVIEW程序開發的經驗,這將對其它虛擬儀器系統也能起到借鑒作用。 【關鍵詞】：橋梁健康監測 分布式 同步數據采集 虛擬儀器 LabVIEW
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TP274.2
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2008.123764
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 引言9-15
• 1.1 課題背景及意義9-10
• 1.2 國內外發展狀況10-13
• 1.3 本文主要研究內容與工作13-15
• 第二章 橋梁健康監測數據采集傳輸系統方案設計15-38
• 2.1 橋梁健康監測系統介紹15-18
• 2.1.1 橋梁健康監測概念15
• 2.1.2 橋梁自動健康監測的作用15-16
• 2.1.3 主要監測內容16-17
• 2.1.4 橋梁健康監測系統的層次結構17-18
• 2.1.5 橋梁健康監測系統可靠性要求18
• 2.1.6 本章主要研究內容18
• 2.2 傳感器系統18-23
• 2.2.1 傳感器作用以及監測方法介紹19-21
• 2.2.2 傳感器布置21-23
• 2.3 數據采集傳輸系統分類及其設計原則23-26
• 2.3.1 數據采集系統的分類23-24
• 2.3.2 采集傳輸系統設計原則24-26
• 2.4 采集傳輸系統總體設計26-31
• 2.4.1 儀器測量技術概述26-27
• 2.4.2 數據采集系統總線選擇27-31
• 2.5 構建滿足需求數據采集傳輸系統31-36
• 2.5.1 模擬信號采集31-35
• 2.5.2 非模擬信號采集35-36
• 2.5.3 數據采集傳輸系統結構36
• 2.6 本章小節36-38
• 第三章 分布式數據同步采集技術38-57
• 3.1 分布式橋梁監測系統同步采集問題38-39
• 3.2 同步數據采集卡 PXI-4472B 介紹39-43
• 3.2.1 Sigma-Delta 技術介紹39-41
• 3.2.2 基于 PXI-4472B 采集卡的同步條件分析41-43
• 3.3 時鐘同步技術43-45
• 3.3.1 無線同步43-44
• 3.3.2 有線同步44-45
• 3.4 有線時鐘同步實現45-52
• 3.4.1 硬件電路設計45-49
• 3.4.2 CPLD 程序設計49-52
• 3.5 同步精度測試52-57
• 第四章 數據采集傳輸系統軟件設計57-82
• 4.1 軟件結構設計57-62
• 4.1.1 軟件總體結構58-60
• 4.1.2 程序工作流程60-62
• 4.2 軟件開發工具的選擇62-63
• 4.3 軟件模塊設計63-79
• 4.3.1 數據采集模塊63-65
• 4.3.2 數據處理模塊65-70
• 4.3.3 數據存儲模塊70-73
• 4.3.4 數據通信模塊73-76
• 4.3.5 登錄控制模塊76-79
• 4.4 LabVIEW 程序優化設計79-81
• 4.4.1 動態加載VI80
• 4.4.2 合理使用全局變量和局部變量80-81
• 4.4.3 屏幕刷新81
• 4.5 本章小節81-82
• 第五章 結束語82-83
• 致謝83-84
• 參考文獻84-86
• 附錄86-88
• 攻碩期間取得的研究成果88-89