基于磁弹效应法的索力检测技术研究与仪器设计.pdf

AD i s s e r t a t i o nS u b m i t t e dt oS o u t h e a s tU n i v e r s i t yF o rt h eA c a d e m i cD e g r e eo fM a s t e ro fE n g i n e e r i n gS c h o o lo fI n s t r u m e n tS c i e n c e & E n g i n e e r i n gS o u t h e a s tU n i v e r s i t yM a r c h2 0 1 0东南大学学位论文独创性声明删f 煳必本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果尽我所知，除了文中特另J ) J n 以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意力，玖牛J 2东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。

本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理研究生签名：址新签名：像丛日I l期：! 呈：兰：! 兰：摘要摘要钢缆索是一种重要的承力构件，已广泛应用在大跨度桥梁和大型建筑结构等领域 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，在工程界是一个难 题传统的索力检测方法有其固有的缺点，难以满足缆索应力的在役检测要求基于磁 弹效应原理对钢缆索应力进行检测是一种长寿命、高精度和低成本的检测方法，最具发 展潜力根据磁弹效应原理研究并开发实用的索力检测系统具有重要应用价值 论文首先在国内外基于磁弹效应的索力检测研究基础上，详细论述了磁路结构和励 磁方式，最终采用套筒式磁通量传感器，搭建相应的励磁电路在分析了感应电压信号 特点后，设计了合理的检测电路，对信号进行调理以满足～D 转换要求 然后，基于P X A 2 7 0 嵌入式处理器设计索力检测系统，在P X A 2 7 0 开发平台上设计 励磁控制电路和信号检测电路同时在W i n d o w sC E 环境下利用P l a t f o r n lB u i l d e r 和 E m b e d d e dV i s u a lC H 开发相应的索力检测软件，完成励磁控制、A ／D 转换、数据预处理、感应电压积分、磁导率计算、索力计算、数据保存、数据传输等功能。

检测结果通过以 太网传输到P C 机，由P C 机完成进一步的数据处理和图形显示 最后，论文对索力检测系统软硬件进行了调试和实验验证，并对实验数据进行了分 析实验表明，本系统能够实现通过测量磁导率的变化来准确测量缆索的应力，具有重要的实用价值关键字：磁弹效应，磁导率，索力，P X A 2 7 0 ，W i n d o w sC EI I I东南大学硕士学位论文A BS T R A C TS t e e lc a b l ea r ei m p o r t a n ts t r a i n e dc o m p o n e n t s ．w i t c hh a v eb e e nw i d e l ya p p l i e dt os o m er e a l m ss u c ha sb r i d g e sw i t hl a r g es p a n ，h u g eb u i l d i n gs t r u c t u r e sa n dp u l l i n gm e c h a n i s me t c ．T h es t r e s si n s p e c t i o no fs t e e lc a b l e s ，a n dt h ei u d g m e n ta n da n a l y s i so fh e a l t hs t a t u so fs t e e lc a b l e si Sad i f E c u l t yp r o b l e mi ne n g i n e e r i n ga r e a ．T h et r a d i t i o n a lm e a s u r e m e n tm e t h o d so fc a b l es t r e s sa r eh a r dt om e e tt h ed e m a n do fc a b l eo n l i n em o n i t o r i n gd u et ot h e i rO W T Is h o r t c o m i n g s ．T h ed e t e c t i o nm e a t h o db a s e do nt h em a g n e t o ．e l a s t i ce f f e c ti Sal o n gl i f e ．1 1 i g l lp r e c i s i o na n dl O Wc o s tm e t h o d ．a l S Oh a st h em o s tp o t e n t i a ld e v e l o p m e n t ．T h e r e f o r e ．i th a si m p o r t a n ta p p l i c a t i o nv a l u et or e s e a r c ha n dd e v e l o pap r a c t i c a ls y s t e mo fc a b l ef o r c e m e a s u r e m e n ts y s t e mb a s e do nm a g n e t o ．e l a s t i ce f f e c t ．A tf i r s t ，t h i sP a p e rd i s c u s s e dt h em e t h o d so fc a b l et e n s i o nd e t e c t i o nb a s e do nm a g n e t o ．e l a s t i ce f f e c ta p p l i e da th o m ea n da b r o a d ，a n di n v e s t i g a t e dt h em a g n e t i cc i r c u i ts t r u c t u r ea n de x c i t a t i o nm o d ei nd e t a i l ．T h es l e e v e —t y p es t r u c t u r eo fm a g n e t i cf l u xs e n s o rW a sa d o p t e d ，a n dt h ee x c i t a t i o nc i r c u i tW a sd e s i g n e d ．A f t e ra n a l y z i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so fi n d u c e dv o l t a g es i g n a l ，a na p p r o p r i a t es i g n a lc o n d i t i o n i n gc i r c u i tw a sd e s i g n e di no r d e rt om e e tt h e 加c o n v e r s i o nr e q u i r e m e n t s ．N e x t ，t h ec a b l ef o r c em e a s u r e m e n ts y s t e mb a s e do nP 凇7 0p r o c e s s o rW a sd e s i g n e d ．T h ee x c i t a t i o nc i r c u i ta n ds i g n a ld e t e c t i o nc i r c u i tw e r ed e s i g n e do nt h eP X A 2 7 0d e v e l o p m e n tp l a t f o r m ．M e a n w h i l et h ec o r r e s p o n d i n gs o f t w a r eW a sd e v e l o p e db yu s eo fP l a t f o l ' n lB u i l d e ra n dE m b e d d e dV i s u a lC + + i nt h eW i n d o w sC Ee n v i r o n m e n tt oc o n t r 0 1e x c i t a t i o nc i r c u i ta n dA ／Dc o n v e r s i o n ，s m o o t ha n di n t e g r a t et h ec o n v e g e dd a t aa c c o r d i n gt ot h ed e t e c t i o nm e t h o d ．a n ds a v et h er e s u l t y ．M e a s u r e m e n td a t aa l S Oc a nb et r a n s m i t t e dv i aE t h e m e tt oaP Cf o rf u r t h e rd a t ap r o c e s s i n ga n dg r a p h i cd i s p l a y ．F i n a l l y , i tw a sc a r r i e do u tt od e b u ga n dv e r i f yt h eh a r d w a r ea n ds o f t w a r eo fc a b l ef o r c e m e a s u r e m e n ts y s t e mb ye x p e r i m e n t ，a n dt h ee x p e r i m e n t a ld a t aw e r ea n a l y z e d ．E x p e r i m e n t ss h o w e dt h a tt h es y s t e mC a na c c u r a t e l ym e a s u r et h ec a b l es t r e s sb yd e t e c t i n gt h ec h a n g eo fp e r m e a b i l i t y ．T h ee x p e r i m e n tr e s u l t yp r o v e dt h a tt h es y s t e mh a st h et h ep r a c t i c a b i l i t yo fe n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n ．K e y w o r d s ：M a g n e t o - E l a s t i cE f f e c t ；p e r m e a b i l i t y ；c a b l et e n s i o n ；P X A 2 7 0 ；W i n d o w sC EI V目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．I I I第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。