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1、基于AYR和振弦式渗压计的大坝监测系统设计第19卷VolI19第5期No.5电子设计工程ElectronicDesignEngineering2011年3月Mar.2011基于AVR和振弦式渗压计的大坝监测系统设计黄凤辰，赵莉，燕志勇（河海大学计算机与信息学院，江苏南京210098）摘要:设计了一种基于AVR和振弦式渗压计的大坝监测系统,简要介绍了振弦式渗压计的原理,数学模型以及ATmegal28单片机的特性•运用单片机的输入捕捉和ADC功能并结合软件设计对系统的激振和测频方法进行了改进，同时提岀了一种简单易行的防雷击电路•本测频系统具有硬件电路简单,信号灵敏度高等特点，提高了
2、测量计算准确度，时大坝安全性监测提供了帮助.关键词:振弦式渗压if;ATmegal2&防雷击电路;输入捕捉;ADC中图分类号：TP368・1;TV69文献标识码：A文章编号:1674—6236(2011)05—0022—04DesignofdammonitoringsystembasedonAVRmicrocontrollerandvibratingstringosmoticPressuregaugeHUANGFeng—chen,ZHAOLi,YANZhi—yong(CollegeofComputer&&!11卩;111£0011&11011,曰011^1}11261^让『职3
3、町山821009&China)Abstract:AdammonitoringsystemisdesignedbasedonthecharacterofAVRmicroeontrollerandthevibratingstringosmoticpressuregauge.Theprincipleofvibratingstringosmoticpressuregauge,mathematicmodelandcharacteristicofATmegal28wereintroducedindetail.TakingfulluseofthefunctionsofcaptureandAD
4、Candcombingwithsoftware,anewmethodisarised.Alsoasimplelightningcircuitisdesigned.Thesystemhastheadvantagesofsimplecircuit,highsignalsensitivity,itcaneffectivelyimprovemeasuringaccuracy.Itisgenerallyrecognizedthatgreathelpissuppliedonthedamsafetymonitoring.Keywords:ratingstringosmoticpressure
5、gauge;ATmegal28;lightningcircuit;inputcapture;ADC渗流监测是大坝安全监测中的重要项目之一，为了全面地分析大坝在运行期间的安全性，必须进行渗流量的观测，同时还应观测渗水的温度•由于振弦式渗压计具有分辨率高，不受降雨干扰,无淤堵等优点，所以近年来在大坝渗压监测中得到了广泛的应用•文中提出了以AVR单片机为核心的简单有效的大坝渗压监测系统，并对其中部分模块进行了改进.1振弦式渗压计1.1振弦式渗压计结构与原理本文采用的是VWP型振弦式渗压计，它由透水板，感应膜，密封壳体，振弦及激振电磁圈等组成•仪器中有一个灵敏的不锈钢膜片，在它上面连接
6、振弦，如图1所示•当被测水压作用膜片上时，将引起弹性膜板的变形，其变形带动振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率•使用时，通过对电磁线圈加载适当的电流实现激振过程,激振完成后,切断对线圈的供电,同时将线圈接人测量电路中，通过拾取中的感生电动势来获得振弦的同有频率,频率信号经电缆传输至读数设备，即可测出水荷载的压力值，同时可测出埋设点的温度值.图1振弦式渗压计结构图Fig.lFrameworkofvibratingstringosmoticpressuregauge1・2振弦式渗压计的数学模型对于图1所示的振弦式渗压计，当振弦受张力作用时,其等效刚度发生变化，振弦的谐振
7、频率一厂为：户寺,/(1)式中,p—振弦的线密度(tex,ltex=g/km);Z一振弦的有效振动长度(m)Ill.本文采用的是单根振弦的渗压计，根据其输出特性，计算公式如下：Pm二()舶(T-To)+Q(2)式巾,为渗透压力;为渗压计的测量灵敏度为基准频率值;,1实测频率值;6为温度修正系数;T为实时测量的温度值;To为温度的基准值;Q为大气压修正系数,对于密封腔与大气压沟通的仪器,Q恒为0.收稿日期:2010—11—29稿件编号:201011090作者简介:黄凤辰(1964—)，男，江苏
