基于arm的锚杆无损检测仪设计

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4、donARM培养单位：电气与电子工程学院专业：电气工程研究生：王振东指导教师：孙晓云教授校外导师：丁勇副高级工程师二○一五年六月摘要摘要锚杆锚固技术在边坡和地下工程中得到了广泛的应用。但是，评价锚固质量的优劣仍旧是一项艰难的工作。取芯法和拉拔实验法是传统的破坏性检测方法，这两种方法有操作复杂，开销巨大等缺点。应力波反射法应用在锚杆锚固质量无损检测上，显示出了良好的效果，已经在工程中得到了广泛的应用。同时随着电子技术的快速发展，ARM嵌入式技术得到了广泛的应用。本文基于应力波反射法和ARM技术做了如下研究：(1)研究了锚杆锚固系统的工作特性和应力波反射法检测的基本原理。分析了理想条件下的

5、一维锚杆纵向振动特性以及应力波的传播特性。(2)选择型号为S3C6410（ARM11内核）的ARM芯片作为核心处理器，设计了锚杆无损检测仪的硬件电路。设计了由恒流源电路、升压电路、信号调理电路、A/D转换电路以及IEPE型的加速度传感器构成系统的数据采集电路模块。设计了Flash存储电路、LCD显示电路、系统的电源电路、晶振电路、复位电路以及USB接口等扩展接口电路。(3)根据硬件平台的设计需要，对ARM嵌入式操作系统进行裁剪，定制了WinCE6.0嵌入式操作系统，并且成功将其移植到硬件平台上。(4)采用面向对象的程序设计方法，选用微软的C++的编程框架开发了锚杆无损检测仪的应用程序。

6、无损检测仪的应用软件具有功能完整，界面简约、操作方便的特点。主要实现了信号采集、显示、存储功能和信号处理功能。经过仪器采集的信号能够比较准确的反映出原始信号的特征，经过信号处理能够更加准确的反映信号特征，满足工程要求。(5)分别将小波变换、HHT变换和数据融合三种算法应用到锚杆无损检测当中，取得了比较好的应用效果。采用小波变换和HHT变换分别对原始信号进行降噪处理，二者都能够比较有效的降低检测误差，提高了锚杆长度的检测精度。数据融合算法得到的检测结果误差较小，满足工程要求。选择了由螺纹钢制作的5.5m长的裸锚杆和2m长锚固锚杆为被测试的对象，搭建测试平台，对系统进行测试，结果证明设计的

7、功能得到了实现。关键词：锚杆；ARM；无损检测；小波变换；HHT；数据融合AbstractAbstractRockbolttechnologyhasbeenwidelyusedintheslopeandundergroundengineering.However,theevaluationofthequalityoftherockboltisstilladifficulttask.Coringmethodandpull-outtestareth