外装式索力传感技术研究与测试系统开发

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1、RESEARCHOFEXTERNALLYMOUNTEDCABLEFORCESENSORANDDEⅦLOPMENTOFMEASU『RINGSYSTEMADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYLIUXingSupervisedbyProf．NIJiang—sheng一SchoolofInstrumentScience&EngineeringSoutheastUniversityMay2012东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的

2、学位论文是我个人在导师指导下进行的研究：[作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以

3、公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名日期：砂一7摘要当今，钢缆索技术已经广泛应用于各种桥梁、建筑结构等领域。这些应用领域和人们的生产生活密切相关，因此其安全问题非常重要。对钢缆索的受力状况进行检测，判断和分析钢缆索的结构健康状况，具有重要的意义。传统检测索力的方法很多，但是都有很多不足，目前在工程领域通常使用的是基于磁弹效应原理的一种新型测量方法。相比传统的索力检测方法，磁通量法具有低成本、高精度、高灵敏度以及可以直接获取应力信息的优点。目前基于磁弹效应原理的传感器有套筒式传感器和单旁路传

4、感器，由于单旁路传感器的精度和灵敏度不是很乐观，故工程中通常使用套简式传感器进行测量，但由于套筒式传感器安装不方便以至于成本相对比较高，因此，根据磁弹效应原理研究并开发一种外装式索力传感器以及相应的索力测试仪器是具有重要的应用价值的。论文首先在国内外基于磁弹效应的索力检测研究基础上，设计外装式索力传感器的结构和具体尺寸，用ANSYS软件对外装式索力传感器进行仿真分析。其次，基于ARM处理器$3C2440，进行索力检测仪器的硬件设计和研制，包括励磁回路及其控制电路、信号调理和采集模块、外围电路等。在信号采集模块中，利用Verilog．HDL硬件描述语言设计了F

5、IFO写入与复位模块、AD转换控制模块。然后，根据设计需要，设计了索力检测仪器的软件。基于W'mdowsCE5．0嵌入式操作系统开发索力检测的应用软件，利用PlatformBuilder5．0开发系统设计用于数据采集缓存的流驱动模块，利用EmbeddedVisualC++4．O软件开发平台设计了励磁控制、数据处理和人机交互等相关软件模块。最后，对索力检测仪器的软硬件进行了调试和实验验证。实验表明，设计的外装式索力传感器具有良好的灵敏度和精度以及索力检测系统的软硬件功能能够实现基于磁弹效应的钢缆索的索力检测，具有重要的实用价值。关键字：外装式索力传感器，索力，

6、ANSYS，CPLD，WindowsCE，FIFOABSlRACTABSTRACTToday,steelcableshavebeenwidelyappliedtosomerealmssuchasavarietyofbridges，hugebuildingsandstructuresetc．Theserealmsarecloselyrelatedtopeople’S1ire．SOthesecurityofthemisveryimportant．Thestressinspectionofsteelcables，andthejudgmentandanalysiso

7、fheaJthstatusofsteelcableshavegreatsignificance．Therearelotsoftraditionaldetectionmethodsofthecableforce，buttheyarehardtomeetthedemandofcableonlinemonitotingduetotheirownshortcomings．Soanewmeasurementmeathodbasedonthemagneto-elasticeffectisdevelopedandusedinengineering，whichislowco

8、st，highprecisionandonlined