基于线阵ccd的坝体变形监测仪的研究及设计

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1、学校代号10532学号S12093032分类号TP277密级公开硕士学位论文基于线阵CCD的坝体变形监测仪的研究及设计学位申请人姓名赵彪培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称苏娟副教授学科专业电子科学与技术研究方向嵌入式系统及应用论文提交日期2015年4月30日学校代号：10532学号：S12093032密级：公开湖南大学硕士学位论文基于线阵CCD的坝体变形监测仪的研究与设计学位申请人姓名：赵彪导师姓名及职称：苏娟副教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：电子科学与技术论文提交日期：2015年4月30日论文答辩日期：2015年5月

2、19日答辩委员会主席：刘宏立教授ResearchandDesignofMonitorforDamBodyDeformationBasedonLinearCCDbyZhaoBiaoB.E.(JiangxiUniversityofScienceandTechnology)2010AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinElectronicScienceandTechnologyintheGraduate

3、SchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateProfessorSUJuanApril,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：曰期修年５月八曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校

4、有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密回。上相应方框＂＂（请在Ｗ内打Ｖ）作者签名；痴袭日期：户公年月闲＾导师签名；曰期；０年之月％曰《乂＞护基于线阵CCD的坝体变形监测仪的研究与设计摘要坝体变形监测是大坝安全监测的重要内容，其目的

5、是通过提供坝体的实时变形情况，使人们及时发现大坝隐藏的安全隐患并采取相应措施，降低溃坝风险。随着计算机技术和电子技术的发展，人们对坝体变形监测提出了新的要求，提高变形监测的精度和稳定性的基础上实现网络化、智能化是坝体变形监测仪设计的发展方向。本文结合光学技术、信号处理技术和数字图像技术研究和设计了一款高精度的坝体变形监测仪。在详细介绍线阵CCD的工作原理及应用CCD测量坝体变形原理的基础上提出了一种基于双沟道线阵CCD芯片TCD1703C对坝体变形进行非接触式监测的设计方案，该方案采用STM32F103为主控制器，并利用其丰富的外设资

6、源和强大的片内运算能力进行数据的采集及处理；在分析各种边缘检测算法基础上提出了一种针对一维图像的边缘检测方法——梯度平方加权质心法，该方法去噪能力强，程序实现简单，适用于下位机的亚像素边缘检测，采用硬件降噪和软件滤波相结合的方法提高仪器稳定性，能实现仪器的高精度监测。硬件方面主要介绍五个模块：以红光LED作为发光源的光源模块；利用CPLD输出线阵CCD驱动信号和同步采样时钟的驱动模块；线阵CCD模拟输出信号经过预处理电路后进入高速A/D进行模数转换的转换模块；将转换得到的数字信号送入以STM32F103为主控制器的处理系统中进行运算处

7、理的主控模块；实现远程控制的通信模块和供电方案设计模块。软件方面设计了CCD驱动、信号采集控制程序、信号噪声处理程序、边缘检测程序和变形监测仪的功能程序，实现了坝体的变形测量、485通信、数据存储、定时测量以及光源与温度的自动控制。最后，对仪器的稳定性和精度进行了测试，验证了监测仪良好的稳定性和可靠性。本文为线阵CCD在坝体变形监测中的应用提供了可靠途径。关键字：线阵CCD；坝体变形监测；亚像素边缘检测；II硕士学位论文AbstractAstheimportantpartofDamsafetymonitoring,thedam-bod

8、ydeformationmonitoringwhichprovidesreal-timedeformationofdam-bodytopeopleisaimedtomakepeoplediscoverthehiddens