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基于虚拟仪器的振动信号采集与处理系统

作者:时间:2012-04-05来源:网络收藏

摘要:桥梁分布在广阔的空间范围内,给数据的带来了一定的困难。尤其对于,根据模态分析的需要,需要各点的时间严格同步。该文利用开发的数据系统,可以满足分布各点的的同步采集。同时,该文利用LabVIEW开发了数据处理系统,可以对信号进行存储显示及频谱分析,通过对实验平台的振动数据采集处理结果显示,系统运行正常、处理结果正确。
关键词:;同步数据采集;环境激励;频谱分析

0 引言
桥梁健康监测通过对桥梁结构状态的监测与评估,为其在特殊气候、特殊交通条件下或运营状况严重异常时触发预警信号,分析评估桥梁使用寿命,并为桥梁的养护、维修与管理决策等提供科学的依据。
桥梁健康监测需要大量的硬件和软件支持,传统仪器虽然有很多优点,但是使用功能单一,价格昂贵,已经在测量控制行业得到了迅速的发展,其综合了计算机强大的计算功能,以及和通信网络的技术融合,使得桥梁的远程实时监测成为现实。
LabVIEW作为一款图形化编程平台,它在数据采集(DAQ)、虚拟仪器软件框架(VISA)、通用接口总线(GPIB)及串口仪器控制、图像处理、数据分析和图表显示方面都具有强大的优势。
该文主要利用虚拟仪器搭建了桥梁的采集系统,利用LabVIEW实现了信号处理系统的设计。最后通过实验验证了系统的性能。

1 系统整体方案
桥梁的固有频率是桥梁健康评价的重要指标,通过对桥梁在自然环境激励下振动信号的同步采集和分析,可以得到桥梁的固有频率。该文所设计的振动信号采集属于桥梁健康监测系统的一部分,主要包括传感器子系统、数据同步采集与传输子系统、数据存储与显示子系统、数据处理子系统。振动数据采集处理系统结构图如图1所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/194142.htm

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2 同步采集系统搭建
同步采集技术根据同步基准的不同,可以分为基于信号的同步和基于时间的同步。基于信号的同步,子系统的时钟和触发信号通过物理连接分享,而对于空间距离较大的数据同步,由于信号同步最大距离的限制,使用基于时间的同步更为合适。
PXI是多通道同步采集最理想的平台,PXI的背板提供多种基于信号的同步选项,其中包括一个系统定时槽位、星形触发总线、一个10 MHz的系统参考时钟、同步脉冲和触发总线等。一座桥梁分布在广阔的地理空间中,致使传感器之间的距离较大,这样通过电缆传输采样信号和触发信号并不实际可行。可以通过GPS进行基于时间的同步采集。GPS卫星上有准确时钟,可以同时用于定时和时间同步。GPS用户通过GPS卫星接收机获取空间位置信息,同步时标和标准时间。基于上述分析,可以搭建出合理的桥梁分布式数据采集系统,以振动信号为例,其基于GPS时间同步的数据采集系统如图2所示。其中PXI-6143同步采集卡负责采集来自加速度传感器的测量数据,PXI-6682接收来自GPS天线的同步时间作为各采集站的时间基,并产生触发信号。

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