高速同步泥石流承重墙多点压力测试系统设计

摘要

泥石流承重墙作为泥石流等地质灾害中重要的防灾措施之一，其结构、材料、坡度、厚度等属性的评估一直是地质灾害研究中的难题。得到针对正确的泥石流承重墙设计的属性数据是能否减轻当地泥石流等地质灾害的关键。评估以上几种属性最重要的参数之一就是在泥石流冲击的过程中泥石流承重墙面上不同点所受到的压力。该压力根据泥石流灾害的冲击方式、泥石流介质的组成方式、冲击过程的时间以及冲击的不同位置在不停改变。采集上述过程中的压力数据需要使用现代的高速同步数据采集方案。本文针对泥石流承重墙所受八个点压力的特点，研制了一套高速同步压力数据采集测试系统，取得的主要成果有:
　　(1)基于FPGA的多通道同步采集技术实现了对泥石流压力数据的采集并进行了缓存，设计了系统的软硬件部分，同时在采集的过程中进行了放大滤波等模拟信号的处理，满足了DAQ系统中同步采集多点原始数据的需求。
　　(2)通过高速USB接口进行上位机通讯，通讯的过程中不仅有带有时间标志的数据，还增加了诊断协议以方便检修下位机的故障，上位机使用了winform框架开发，主要用来显示时域信号。
　　(3)上位机程序集成了对原始数据的滤波、时域处理和频域处理的功能，可以对原始信号进行预处理，方便后期工程人员的使用。
　　设计完成的高速同步泥石流承重墙多点压力测试系统，经过多次的单通道、多通道的数据采集模拟实验测试，证明该系统同步性能好，测试数据精度高，可以满足高速多通道的泥石流承重墙模拟实验研究的需要。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及研究意义

1．2 国内外发展现状

1．3 课题来源与研究内容

第2章 数据采集系统整体方案设计

2．1 数据采集系统模拟信号部分分析

2．2 数据采集系统数字信号部分分析

2．3 数据采集系统上位机软件分析

第3章 数据采集系统硬件部分设计

3．1 数据采集部分设计

3．1．1 采集器电源设计

3．1．2 采集器ADC电路设计

3．1．3 采集器FPGA电路设计

3．2 信号调理部分设计

第4章 数据采集系统FPGA模块设计

4．1 FPGA内部模块的结构图

4．2 FPGA各模块设计

4．2．1 时钟DDS模块

4．2．2 ADC接口模块

4．2．3 fifo接口模块

4．2．4 RAM控制器

第5章 数据采集系统上位机软件设计

5．1 上位机软件整体结构设计

5．2 上位机图形界面设计

5．3 上位机驱动程序设计

5．4 上位机软件算法设计

5．4．1 滤波器设计

5．4．2 频域处理设计

5．4．3 时域处理设计

第6章 系统测试

6．1 多通道数据采集测试结果

6．2 频域处理功能测试

6．3 滤波功能测试

6．4 时域处理功能测试

第7章 结论与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果

附录