电压自校准的高精度多通道应变信号采集模块

针对现有应变采集设备存在采集精度低、测量范围窄、通道数较少、校准繁琐等问题,设计了一种具备电压自校准的高精度多通道应变信号采集模块,模块以高精度模拟调理转换电路为核心,结合电子线路噪声理论仿真与分析,由自校准电路对采集通道进行校准,通过补偿远端传输线的激励电压,实现了48通道大应变信号与差分电压信号的高精度测量。测试结果表明:应变信号测量范围可达±100000με,测量精度优于0.05%FS;电压信号测量范围可达±15 V,测量精度优于±(0.025%RD+500μV),准确度高,具备较好的稳定性和通用性。

利用应变信号对齿轮传动装置进行故障诊断的实验研究

本文采用在轴承外圈套圈上拾取应变信号的方法对二级齿轮传动装置箱体所受的动态激励力进行了测试和分析。

基于光纤Bragg光栅的动态应变信号的解调研究

推导了基于非平衡M-Z干涉仪和直流相位跟踪零差法(PTDC)、相位载波零差法(PGC)2种相位检测方法的FBG动态应变信号解调系统的工作原理;搭建了振动试验系统,对2种解调系统进行了比较,试验证明:2种解调系统均能在10 kH z的频率范围内正常工作,但前者在测量范围、抑制噪声等方面有明显优势;构建了基于FBG的材料冲击试验系统,给出了试验参数,试验结果显示所检测信号的信噪比约为80 dB,最小能检测的动态应变相对量为10-4;研究证明:FBG在动态应变信号检测方面有良好的性能。

电阻应变计技术六十年(6) 应变信号的传递、测量和贮存技术的进展

本文主要介绍应用电阻应变计测量结构或部件变形时,应变信号的传递、测量和贮存技术的发展情况。

基于EMD和ISA方法的轨道车辆动态应变信号去工频干扰研究

针对轨道车辆动态应变信号实际通道数量小于源通道,无法直接应用独立分量分析(ICA)方法降噪的问题,提出一种基于经验模态分解(EMD)和独立子空间分析(ISA)的去除工频干扰的方法.首先对信号进行EMD分解得到本征模态(IMF),再对结果进行ICA分析,得到独立分量,然后对独立分量进行层次聚类将原信号分解到不同的子空间中,从而达到分离噪声的目的.实验结果表明该方法降噪效果优于传统滤波算法,处理后的信号损伤值高于带阻滤波值处理结果,使寿命评估结果偏向于安全,证实了将其应用于去除轨道车辆动态应变信号中工频干扰的可行性.

高精度应变信号采集模块的设计

设计了应用于称重传感器的高精度应变信号采集模块,该模块采用四线制供电方式的传感器并联桥路,提高了模拟信号处理的抗干扰能力;采用高精度A/D转换器ADS1213芯片实现数字信号转换;转换器与CPU之间采用光耦隔离提高了抗干扰能力;通过软、硬件结合的信号校正方法提高了信号采集精度,研制了应用于集散控制系统的两路应变信号采集模块,实现称重传感器的应变信号实时采样和处理。

基于FASTA结合p-指数阈值降噪法的MCA方法对车轴应变信号处理的研究

基于形态分量分析(MCA)方法对不同分量进行稀疏匹配,采用快速自适应收缩阈值算法(FASTA)和p-指数阈值降噪法求解稀疏系数以提高计算效率并改善降噪效果。由于车轴应变信号是由类正余弦波形的周期成分以及有明显尖峰的脉冲干扰成分组成,根据二者的形态差异,采用基于FASTA结合p-指数阈值降噪法的MCA方法求解得到周期成分和干扰成分的稀疏系数并进行重构,实现应变周期成分与干扰成分的分离。对车轴应变信号处理的仿真计算表明,FASTA结合p-指数阈值降噪法相比迭代软阈值算法,计算时间减少61.5%;某型号动车组车轴实测应变信号处理结果表明,采用该方法处理得到的应变信号,较基于迭代软阈值算法的形态分量分析方法和自适应中值滤波算法,应变均值误差分别降低了77.4%和55.5%,相关系数分别提高了13.5%和4.4%。

基于正交锁相放大器的微弱应变信号检测系统

在工业现场利用应变传感器进行形变测量时,被测物在小负荷作用下使得传感器输出的应变信号十分微弱。微弱信号有时甚至会被现场的强噪声信号完全淹没,这时提取有效的微弱信号将变得非常困难。针对这种实际问题,应用相关检测法设计了基于正交锁相放大器的微弱应变信号检测系统。在设计中,待测微弱应变信号通过信号调理、低噪声放大和带通滤波后与严格正交的两路参考信号进行相乘。然后,将乘法器输出信号进行低通滤波得到与待测信号幅值成正比的直流信号。对直流信号经过A/D采集和计算实现微弱应变信号的检测。经过Simulink仿真、现场实验与运行,结果表明系统能有效地抑制噪声信号,准确测量出微弱的应变信号。

基于ADS1278的高精度微应变信号采集系统

以24位工业模数转换器ADS1278为核心,设计了一个高精度微应变信号采集系统,给出对应的前端调理电路和数字采集模块等。模拟测试结果显示,该系统方案可行,可有效采集微应变信号,已成功应用于桥梁振动检测等产品。

如何确保现场采集低应变信号的可靠性

随着改革浪潮的突飞猛进 ,现代高科技的迅速发展 ,在房屋建筑、桥梁、堤坝和其它一些重型结构的广阔范围内 ,桩基在工程建设中得到广泛应用 ,桩基完整性检测技术越受到人们的重视 ,桩基完整性检测 ,目前主要有应力波法、振动中的TNO(回声 )法、导纳法及水电效应法。检测项目主要有桩的截面变化 (如扩径、缩径 )、夹层、断裂、离析。

应变信号测量与模态分析系统软件包的研制

应变信号测量与模态分析系统软件包是根据多年现场应变测试的经验提出的设想而研制的。本文简要介绍了该软件包的主要功能及各子功能的作用和使用方法。

应变信号调理仪的研制与应用

针对应变信号幅度小、易受干扰、准确获取困难，目前国内外的一些采集设备不支持应变式信号采集，设计了抗共模干扰的放大增益可设定的前端放大电路，提供稳定电压的恒压源电路，桥压及全桥、半桥工作模式切换电路，保证了在上位机上得到了实时、完整、准确的应变信号，为应变信号的处理、分析、和应用提供了可靠的保证。

基于盲源分离车辆信号分离的理论与试验研究

盲源分离技术是最近几十年发展起来的一个研究领域,其应用范围非常广泛,具有很高的工程应用价值。本文以桥梁结构在多车辆荷载激励条件下产生的动态响应为依据,基于盲源分离技术,建立多车辆动态称重系统混合应变信号模型,提出混合信号盲源分离的方法与步骤,以解决多车辆桥梁动态称重识别问题。将多车混合信号分离成单车信号的盲源分离方法,本文通过实验进行验证,结果表明该方法可以有效地分离多车混合应变信号,从而将多车混合信号问题转换为单车信号问题,为解决多车辆桥梁动态称重识别提供了一定的参考价值。

姑咱台压应变异常信号与汶川和芦山等地震的关系研究

对2007~2014年姑咱台应变仪第一分量的分钟值原始观测曲线进行研究。结果表明,其日、月异常合计幅值、频次和时间均在汶川地震前显著增加,日、月累加值曲线相应快速上升,2008年以后速率明显放缓,前后相差最大可达10倍、9倍和4倍,与汶川地震表现出较强的对应关系。但之后发生芦山和康定地震时,这一过程并未重现。根据龙门山一带地应力实地测量结果和视应力分析结果,对该现象进行一定程度的解释。

宽带应变测量信号调节器1B31

１Ｂ３１是一种高性能应变信号测量调节器。本文对该器件的极限参数、引脚功能、工作原理及调试方法作了较全面的介绍。

基于小波多分辨力的光纤应变监测信号的多尺度分析研究

针对大型工程结构健康监测信号分析过程中的信号交叉问题,以江阴大桥健康监测系统光纤监测信号为对象,通过小波多层分解与逐层重构得到不同尺度上的信号分量,然后进行不同尺度下的信号相关性分析,研究温度作用对于钢箱梁结构应变的影响规律。研究结果表明:大跨桥梁钢箱梁应变信号中的低频部分主要由温度作用造成;夏天的温度作用对钢箱梁局部应变的影响更加显著;同一截面不同位置的测点以及每天不同时段,温度对应变的影响均相差很大。

姑咱地震台张应变异常信号与修路施工间关系探讨

与2008年5月12日汶川M_(S)8.0地震时记录到的大量压应变异常信号不同,2013年4月芦山M_(S)7.0地震前后姑咱地震台钻孔应变仪记录到的却是显著张应变异常,特别是临震前几日信号大幅度突升,而该时段恰巧台站大门前进行修路施工,这究竟是地球物理异常还是干扰,一直有很大争议。研究发现,这些异常信号在时间上具有高度的准同步性,即都发生在白天8:00—10:00或7:30—17:00之间,这正是工人的上班时间,而自然力产生的异常应具有随机性特征,不应有较强规律性;其次,临震前的异常振幅比芦山地震本身产生的振幅还大2倍,将其视为地球物理异常也有违常理。又结合腾冲地震台钻孔应变观测干扰实例进行分析,认为尚不能排除该张应变异常为施工干扰的可能性。

关于单应变片提取测量信号的后续调理电路设计

通过对被测信号的单应变片提取方式与全桥提取方式的特点比较,剖析了单应变片提取信号所面临的诸多不利因素,设法改进后续调理单路,以求获得比一般应变仪依赖桥盒电阻匹配组桥方式更稳定、更精确的测量效果。

机载分布式应变参数采集系统设计

为解决机载环境下飞机结构应变参数急剧增加的测试需求,提出一种基于新型总线的应变信号采集系统设计。机载分布式应变参数采集系统设计主控制器、远程模块和SDX总线组成总线型网络,构建分布式多点结构应变参数测试系统,由于分布式采集系统采用了总线型网络,使得前端的采集设备可以安装在传感器附近,该方法极大地减少布线的复杂性和布线重量,使得系统扩展和裁减非常容易和方便,克服传统"多次改装,分阶段试飞"方法的缺陷,提高试飞效率。该方案已广泛应用于飞行试验的应变测量中。该方案的成功应用,为测试领域的海量总线数据测试提供重要的参考价值。