振弦式传感器信号采集仪的研制

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1、硕士学位论文振弦式传感器信号采集仪的研制DesignofVibratingWireSensorSignalAcquisitionInstrument学号：21009067完成Ft期：2Q!三生三月!目大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用

2、过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：盏重塞篮盛墨焦曼墨篡垡鲍叠剑作者签名：夏。丞叠日期：j丝堕年—五月—三日大连理工大学硕士学位论文摘要改革开放以来，我国的经济迅猛发展，各项工程建设取得了令人瞩目的巨大成就。但为了保障基础设施建设快速发展的同时，也能保障安全生产，需要不断改进和完善工程领域内的安全监测技术。目前工程中主要应用振弦式传感器来对压力、应力、渗压、沉降、拉力等关系到系统安全的相关物理量进行

3、测量。振弦式传感器信号采集仪主要用来采集振弦式传感器的输出信号，是促进工程建设领域安全生产的有力保障。本文研制了一种采用STM32单片机的新型振弦传感器信号采集仪，该采集仪不仅能直接实时查询采集数据，并能与计算机通信，实现对各个监控点的实时有效监测。本文改进了传感器的激励电路的电路结构，结合软件程序实现了反馈式扫频激振，降低了电路的复杂度和电路体积。在频率测量方面，充分利用STM32片上资源，实现了等精度测频，提高了频率信号的测量精度。在电路设计方面，设计了小信号的拾取放大电路。该电路包含带通滤波电路

4、，滤除了噪声干扰，提高了信号的测量精度。振弦信号采集仪主要由两大部分组成：主控模块和测量模块。主控模块的作用是设置传感器的采集参数，并向测量模块发出传感器的采集命令。测量模块的作用是测量传感器的输出信号，并将测量数据发送给主控模块。主控模块硬件部分包括单片机最小系统、电源电路、电压监控电路、键盘电路、RS．485电路、数据存储电路、时钟复位电路等。测量模块硬件部分包括单片机最小系统、电源电路、自收发RS一485电路、AD转换电路、隔离激振电路、拾振电路等。软件部分主要介绍了主控模块的操作流程、发送采集

5、命令程序、系统电压监测程序、SD卡监测程序、测量模块死机修复程序以及存储数据文件程序等。测量模块软件部分介绍了模块初始化程序、白适应激振程序、等精度测频程序等。本文还着重介绍了自定义的RS一485通信协议，该通信协议可以实现主控模块与4个测量模块的可靠通信。最后本文给出了利用Pspice软件对系统模拟电路的仿真。软件仿真可以提高电路设计的可靠性，并充分验证电路的参数，确保电路设计的准确可靠。本文还给出了测试仪采集振弦渗压计的测量数据，根据对测试结果的分析，测试仪可以满足工程应用的需求。关键词：振弦式传

6、感器；STM32；扫频激振；Pspice振弦式传感器信号采集仪的研制DesignofVibratingWireSensorSignalAcquisitionInstrumentAbstractSincethereformandopeningup，China’Seconomyhasachievedtherapiddevelopment，andtheengineeringconstructionshavemadetheremarkableachievements．However，inordertoensu

7、retherapiddevelopmentofinfrastructure，andaswellasthesafetyduringtheproduction，Chinaneedstocontinuetoimproveandperfectsafetymonitoringtechnologyintheengineeringfield．Incurrentengineering，vibratingwiresensorsareusedtomeasurethepressure，stress，osmoticpress

8、ure，sedimentation，tensionandsomeotherdatarelatedtosystem’Ssecurity．Thesignalacquisitioninstrumentofthevibratingwiresensor，whichismainlyusedtocollectvibratingwiresensor’Soutputsignal，isastrongguaranteetopromotethefieldofconstructi