Arduino开源平台在低成本加速度与动态位移直接测量中的应用

实时位移是结构健康监测及振动控制所需的重要参数,但固定参考点式位移计法及非接触摄录式位移测量法成本均较高,而加速度二次积分重构位移算法受积分初始条件影响导致误差可控性差。本研究利用Arduino开源微控制器平台的开放性和微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical-Systems,MEMS)型加速度计的成本优势,结合内嵌式加速度重构位移Lee算法对积分初值条件的低依赖性特征,开发了一种低成本、加速度和动态位移直接测量系统,并配合内置SD卡模块实现了实时采样、数据存储功能。基于小型振动台对比实验,验证了该系统对简谐振动、地震动加速度、桥梁墩顶横向位移测量的有效性和精度。结果表明:地震动加速度激振下,该系统与成熟加速度测量系统峰值误差低于7%;实测桥梁墩顶横向位移激振下,该系统与线性可变差动变压器式相对位移计(Linear-Variable-Differential-Transformer,LVDT)最大测量误差低于10%。