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近年来,我国的经济飞速发展,我国建设越来越多的大型水利水电工程,来满足国家发展日益增长的能源需求。这些大型水利水电工程多建在地质环境复杂的地区,地质情况是决定工程成败的关键因素,在这个意义上,测量岩体的参数显得尤为重要,尤其是弹性模量是工程设计的重要参数。这些参数对工程的选址、施工过程中及完工后的安全监测和工程质检部门对工程质量好坏的认定提供了重要的参考依据。工程物探部门迫切需要性能稳定、数据可靠、携带方便、价格相对低廉的弹性模量测量机器来获取工程设计和质量检测的岩体参数。
钻孔弹性模量仪用于测定井下岩体的弹性模量,是一种基于电子技术、计算机技术、测控技术和数字通信技术的仪器。设计一种实用可靠的钻孔弹性模量仪对于物质勘探、工程设计和工程质量检测具有极其重要的意义。
本论文从工程物探领域中地下岩层弹性模量测量的实际需要出发,研究开发了钻孔弹性模量仪的硬件平台。本设计将通信电子学科中的嵌入式技术成功的运用到物质勘探领域,为物探领域提供了一种便携式测量仪器实现方案,这种仪器设计具有测量数据准确、体积小、功耗低、使用简单方便等优点,特别适合在工程物探行业复杂的现场施工环境中使用,可以有效提高了测量的准确性和测量效率。
本论文首先对当前国内外井下岩体弹性模量测量技术做了简单的介绍,在此基础上阐述了本系统的设计思路,同时进行了本设计的市场分析。
然后,分析了弹性模量测量系统需要的硬件资源,决定采用Samsung公司的S3C44B0XARM7处理器作为CPU,完成了S3C44B0X的外围电路、存储系统电路、显示系统电路和通信接口电路的设计。
其次,根据弹性模量测量的要求和特点,选择GA-10型位移传感器、CYB13隔离式压力变送器和A/D转换芯片AD7865设计完成本系统的数据采集模块硬件电路设计。
再完成了整个系统的电路板PCB设计,并完成了硬件电路的调试。
另外,对本系统中的嵌入式软件开发设计做了简单的介绍。
最后,对本系统进行了实验测量,完成了在铝合金标定体和铸铁标定体中的数据测量,并依据测量结果论证了本系统设计测量的准确性和合理性。