集成压电结构健康监测扫查系统软件设计

摘要

结构健康监测技术是当前国内外工程领域的一个研究热点。系统的软硬件集成化研究是该领域最为重要的研究方向之一。本文基于主动结构健康监测监测方法和系统集成技术，开发了一套集成压电结构健康监测扫查系统软件。 本文的主要研究内容包括以下几个方面： 首先，结合主动结构健康监测技术工程化应用的需求，分析了集成压电结构健康监测扫查系统软件的设计要求，提出软件的基本组成部分，重点讨论了软件的设计思想与关键开发技术。其次，设计并实现了扫查系统管理部分软件，包括：①传感器网络管理；②基本硬件管理：压电任意激励波形产生模块控制、压电响应高速数据采集模块模块控制、程控增益电荷放大器模块控制、数字I/O和多通道切换模块控制、压电传感器阻抗测试模块控制；③综合硬件管理：多通道扫查、单通道频率扫查、硬件自检。该部分软件方便外部传感器网络的定义和管理，能实现大面积的主动结构健康监测。然后，总结了多种面向主动结构健康监测应用的信号信息处理分析方法，包括信号预处理、时域和频域方法、Lamb 频散、Lamb 分解、小波变换、黄氏变换、人工神经网络、模式识别。开发了集成这些信号信息处理技术的软件工具箱。工具箱能快速提取监测信号的特征参数，辨识结构损伤状态。最后，利用多通道扫查实验，验证传感器网络管理功能和多通道扫查功能。在螺钉连接失效实验中，利用基本硬件管理功能和信号特征提取以及模式聚类功能有效辨识螺钉松动的各种状态。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

第二章系统软件设计要求和技术

第三章传感器网络管理和硬件管理

第四章信号处理与损伤判别模块

第五章系统软件功能验证实验

第六章总结与展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文