基于嵌入式的便携锚杆无损检测设备数字信号处理的研究

摘要

近年来，随着科技的发展和我国综合国力的增强，一些大型的土木工程企业相继兴起，土木工程事业的发展进入高潮时期。锚杆锚固系统作为护坡和围岩结构稳定中的一种重要保护手段，被广泛应用于各类工程。但是如果锚杆锚固系统质量不合格，如结构中埋设的锚杆锚固围岩系统稳定性不符合预期标准，一旦发生不可预期的自然灾害或者遇到人为损害，将产生不可估量的损失。
　　 因此，锚杆锚固系统质量的检测问题成为了一个至关重要的问题。传统的静态载荷检测方法难以满足实际工程中对锚杆大面积检测的需要，研究和应用新的无损检测方法变得极其重要。应力波检测法就是在这个背景下发展出来的。
　　 针对锚杆锚固无损检测系统信息处理量大，重复度高，环境复杂的特点，采用嵌入式ARM11开发板作为硬件平台，用具有较强的裁剪性，扩充性，多线程性和实时性的WinCE6.0作为ARM板的操作系统，应用FFT，HHT，小波变换等数字信号处理方法对检测数据进行了处理，得出了锚杆参数。
　　 该系统集信号采集，数据处理，波形输出，数据分析为一体，具有体积小，操作简单，扩展性好，易于二次开发等优点，为锚杆锚固质量无损检测技术在工程中的实际应用做出了有益的探索。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本文研究的意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的主要工作和创新点

第2章 锚杆锚固系统瞬态响应的数学模型

2．1 锚杆的一维纵振动模型的方程

2．2 一维模型的特征函数

2．3 锚杆-围岩系统的无损检测问题一维波动方程解法

2．4 应力波检测法的基本原理

2．5 本章小结

第3章 无损检测系统的设备组成

3．1 数据采集装置

3．2 数据处理装置

3．2．1 嵌入式系统的基本特点

3．2．2 嵌入式系统其元件构成

3．3 嵌入式的软件系统

3．3．1 VxWorks

3．3．2 Linux

3．3．3 WindowsCE

3．3．4 所选择的操作系统

3．4 本章小结

第4章 无损检测的数字信号处理

4．1 FFT的基本原理及其特点

4．2 小波变换的基本原理及特点

4．3 HHT的基本原理及其特点

4．4 信号的FFT变换、HHT变换和小波变换的对比

4．5 本章小结

第5章 软件实现

5．1 程序的流程

5．2 程序在MATLAB上的模拟开发

5．2．1 基于MATLAB的检测程序的界面

5．2．2 数据的读取

5．2．3 时域波形及其应用

5．2．4 FFT波形及其应用

5．2．5 HHT变换及其应用

5．2．6 小波变换及其应用

5．3 本检测系统在ARM板上的实现

5．3．1 数据的读取和加速度感应器与ARM板的通信

5．3．2 ARM板上的程序实现

5．4 基于嵌入式开发板的锚杆锚固质量检测装置的实际测试

5．4．1 实验使用的锚杆及试验设备

5．4．2 实际测试结果

5．5 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢