大型监控网络中振弦式模块系统设计

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大坝边坡安全监测在大中型水坝施工期间是一项非常重要的安全监测项目之一。本文研制了一种基于振弦式传感器的大坝边坡安全监测系统,该系统可以对大坝高边坡的渗压、渗流和变形等宏观物理量进行实时监控,采用分布式现场总线进行数据采集和通讯,分析人员通过人机交互界面可以实时获取监测点的动态指标,根据采集的数据分析和判断监测点的边坡状态。本文从拉西瓦水电站工程建设的实际角度出发,进行了可行性分析,提出了监测系统的设计思想和方案。在阐述了振弦式传感器工作原理和特点的基础上,给出了振弦传感器的数学模型和理论计算公式。针对振弦式传感器必须先激振后拾振这样一种特殊的工作方式以及输出频率信号微弱、拾取检测过程中易受干扰等问题,主要从以下几个方面给出了具体解决的方案。1、以C8051F040单片机为核心,设计了振弦式传感器激振电路、带滤波器的高增益放大检测电路、信号调理电路和通讯接口电路,实现了底层振弦式传感器的可靠激振和稳定测量;2、编写了振弦式传感器频率测量软件和相关部分的通讯接口软件,并且在程序中进行了相关的数据处理,保证了测量值的精度和稳定性;3、重点解决了振弦式传感器输出信号的放大与检测,对系统的误差进行了比较详细的分析,并且从硬件的合理设计和软件的数据处理两方面有效的解决了测量过程中的干扰问题。4、在此基础上进行了相关的小型化改进和设计,并制做出了样机,进行了长期的稳定性实验。测量结果显示:本系统对于振弦式传感器的测量,具有很好的测量精度和分辨率,监测系统性能稳定可靠,达到了设计和应用的要求。
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