基于DSP2812桥梁健康监测数据采集系统的设计.pdf

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1、第５期（总第２０４期）机械工程与自动化No．５２０１７年１０月MECHANICAL_ENGINEERING_&_AUTOMATIONOct．文章编号：１６７２‐６４１３（２０１７）０５‐０１４７‐０２基于DSP２８１２桥梁健康监测数据采集系统的设计田_凯（太原重工股份有限公司电气工程分公司，山西_太原_０３００２４）摘要：讨论了一种桥梁健康监测数据采集系统的设计，采用DSP２８１２进行数据采集。首先分析了硬件采集系统的设计流程；其次介绍了该数据采集系统压电加速度传感器的软件设计流程；最后通过对该采集系统采集的数据进行显示分析，证明了该

2、系统设计的可行性。关键词：桥梁；健康监测；数据采集；DSP２８１２中图分类号：TP２７３___文献标识码：A0_引言定运营中的桥梁安全性能状态至关重要。桥梁健康监测数据采集系统的硬件是通过结构整１．２_数据采集系统硬件组成体形态传感器与结构局部形态传感器来实现的，通过本系统中共有三路数据采集系统。其中，光纤光将传感器布设在正常服役过程中的桥梁的关键部位来栅应变传感器与光纤光栅温度传感器输出两路光信监测桥梁上的车辆荷载，以及桥梁结构的整体与局部号，通过光纤光栅解调仪的解调来输出不同类型的数性态。通过积累相关基础性数据来及时评定预测桥梁字

3、信号来传送给上位机；而压电加速度传感器输出的［２］的服役状态是否安全，并提供科学依据来选择维修或是模拟信号，本系统采用TMS３２０F２８１２芯片进行采关闭正在运营中的桥梁。桥梁结构健康监测系统具有集，再通过２３２串口传送给上位机。数据采集系统硬很重要的实际意义，因为该系统能够为桥梁运营提供件组成原理框图如图１所示。科学决策，为桥梁连续监测其服役性态变化的程度，及时预防桥梁安全度下降，尽早发现桥梁结构损伤，进而科学地进行桥梁重大工程结构的监测、维修与控制。1_数据采集系统的硬件设计１．１_传感器选型［１］桥梁健康监测数据采集系统的基础与

4、前提是布图１_数据采集系统硬件组成原理框图设在服役桥梁中的传感器，在此采集系统中我们布设在压电加速度传感器的模拟信号采集中，由于输了四类传感器，分别有压电加速度传感器、光纤光栅温出的是模拟低电压信号，首先对其输出进行运放、滤波度传感器、光纤光栅应变传感器和光纤光栅应变传感处理，得到满足DSP２８１２的ADC模块对信号电压的器—温度补偿。以上传感器是结合传感器的采集精［３］要求，再通过ADC模块进行数据采集，最后将采集度、传感器的工作电压，并考虑了运行中桥梁的车辆荷的数据通过２３２总线上传给上位机。由于此桥梁监测载、受力应变以及温度、湿

5、度等桥梁工作环境等因素而系统处于外部复杂环境中，为防止程序跑飞，在此布设的。因为桥梁实际受力和温度变化两个因素会影DSP２８１２采集系统中，使用X５０４３外部看门狗电路对响光纤光栅应变传感器探测峰值的波长，因此为了消采集系统进行监察；通过对X５０４３状态寄存器的状态除温度因素的影响进而得到桥梁实际的受力应变，所位WD１与WD０置０，设置看门狗复位周期为１．４s，以在应变传感器布设位置的临近位置中布设了不受力确保在程序跑飞后复位采集系统到初始状态。的温度补偿传感器，该传感器必须是同类型同批次的当三路数据采集完成后，将采集回来的数据与上应

6、变传感器。可见，全面准确地采集大型服役桥梁的位机中数据库里的数据相比较，如果在阈值范围内，则整体和局部性态及桥梁的周围环境，对于准确科学评说明桥梁正常；如果超出阈值范围，则说明桥梁某部位收稿日期：２０１７‐０２‐２１；修订日期：２０１７‐０７‐０６作者简介：田凯（１９８６‐），男，山西太原人，助理工程师，本科，从事传感器与数据采集技术的研究。·１４８·机械工程与自动化_______________２０１７年第５期_有异常，进而进行预警或报警操作。传感器在内的３大类２５３个传感器，可较全面地监测2_数据采集系统软件设计桥梁车辆荷载、温度

7、、加速度以及重要构件的应变等。三路数据采集系统中，光纤光栅应变传感器与光图４为光纤光栅解调仪的４个通道采集的实时数据波纤光栅温度传感器输出的光信号由光纤光栅解调仪采形。集。本文着重讨论压电加速度传感器的采集过程，针［４］对压电加速度传感器系统设计的软件流程如图２所示，其采用中断方式进行压电传感器的数据采集，在主函数中通过串口２３２将数据发送给上位机。图４_光纤光栅传感器数据实时波形图５为其中一个加速度传感器采集数据的实时波形，其中横坐标为实时监测的时间。图２_数据采集程序设计流程图３为中断响应后数据采集流程。系统上电后，首先进行系统初

8、始化及中断标志位flag＿ad置位，然后系统进入主循环中等待中断响应；当１s中断响应图５_加速度传感器采集数据的实时波形后，系统进入中断函数进行数据采集；为减小DSP本通过数据采集曲线显示，该设计方法在工程实践身带来的采