基于单片机的多通道声发射监测仪的研制

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1、武汉科技大学硕士学位论文基于单片机的多通道声发射监测仪的研制姓名：周弦申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：熊庆国20100515武汉科技大学硕士学位论文第l页摘要岩体在破坏之前，必然持续一段时间以声的形式释放积蓄的能量，即岩体声发射。结构越临近失稳状态，其发出的声发射信号就越强，因此岩体声发射信号直观精准地反映了岩体内部变化的丰富信息。根据这一发现，可以结合传感器、微机控制原理及数据采集等技术来研制一种监测岩体声发射信号的仪器，将监测到的信号进行处理、分析，作为评价岩体稳定性的依据，实现对岩体稳定性的实时监测，从而预报岩体塌方、冒顶

2、、片帮、滑坡和岩爆等灾害性的地压现象。本文从岩体声发射信号的监测、采集和实时传输的目的出发，提出了一种基于单片机C8051F020的多通道声发射监测仪的设计方案。主要包括五个模块的设计与实现：单片机主控模块、信号的滤波放大处理模块、电源模块、数据存储器的扩展模块和无线串口通信模块。围绕这五个模块的硬件实现与软件设计，本论文展开了深入的研究，主要研究内容可分为以下几个部分：第一章，介绍了声发射技术的相关知识，分析了当前声发射监测仪的发展情况和一般组成，并提出了该多通道声发射监测仪设计的必要性。第二章，结合数据采集技术和该监测仪在三峡库区利用的实际要求

3、确定设计参数。第三章，根据设计参数给出总体设计方案，并展丌对该监测系统的硬件研究。文中利用MAX262芯片实现了高通和低通各三档截止频率的程控滤波，利用nRF905芯片实现了数据在上位机与下位机之间的无线串口通信，在电源模块方面实现了有无交流电源情况下的两种供电方案。第四章，根据设计好的各硬件模块给出了相应的软件实现方案。第五章，对全文的设计过程作了总结，并提出了进一步的工作展望。关键词：声发射；C8051F020；数据采集；无线串口通信；信号处理第1I页武汉科技大学硕士学位论文AbstractBeforetherockmassbeingdamag

4、ed，theremustbesomeenergyaccumulatedbeingsetfreeforsometimeintheformofsound，thatiS，rockmassacousticemission．Thenearerthestructureapproachestotheunstablestate，thestrongertheacousticemissionsignalbeingsetfree．Thereforetheacousticemissionofrockmassdirectlyandaccuratelyreflectsther

5、ichvariantinformationofrockmass．Basedonthisdiscovery,wecanusesensors，computercontroltheory,dataacquisition，andSOforth，somemulti—aspecttechnologiestodevelopamonitortoobservetherockmassacousticemissionsignal，thenprocess，analyzethemonitoredsignal，usethemtoevaluatetherockmass’ssta

6、bility,toachievereal—timemonitoringofrockmass，therebyforecastthehazardphenomenonofgroundpressure，rockcollapse，rooffalling，slabbing，landslidesandrockburst，etc．Thispaperisbasedonthepurposeofachievingtherockmassacousticemissionsignal’Smonitoring，acquisitionandreal-timetransmissio

7、n，andputsforwardadesignprogramofmulti．channelacousticemissionmonitormeterbasedonC8051F020MCU．Thispapermainlyincludesfivemodules’designsandimplementation．suchasmicrocontrollercontrolmodule,signalprocessingmodulebyamplificationandfilter,powermodule，extendeddatastoragemodulesandw

8、irelessserialcommunicationmodule．Aroundthefourmodules’hardwar