基于壓電材料的結(jié)構(gòu)應(yīng)變?cè)诰€監(jiān)測系統(tǒng)研究.pdf

1、應(yīng)力應(yīng)變信號(hào)是船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)最為重要的參數(shù)之一。因此，建立結(jié)構(gòu)應(yīng)變?cè)诰€監(jiān)測系統(tǒng)就成為必要。本文開發(fā)一種基于壓電材料的結(jié)構(gòu)應(yīng)變?cè)诰€監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)可以長期在線監(jiān)測船舶與海洋結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變，并具有預(yù)警功能；同時(shí)可以將采集到的數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)；無線通信方式有效的避免了在船舶與海洋結(jié)構(gòu)物上進(jìn)行布線，減少了繁重的工作量。系統(tǒng)具有體積小、功耗低、電路構(gòu)造簡單等特點(diǎn)。 論文研究了結(jié)構(gòu)應(yīng)變?cè)诰€監(jiān)測系統(tǒng)的組成、硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2、和軟件開發(fā)方法，并介紹了各個(gè)模塊在系統(tǒng)中的作用。主要包括以下內(nèi)容： 首先，系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)主要采用PVDF壓電薄膜作為傳感器，以MSP430單片機(jī)為核心，利用nRF905無線收發(fā)芯片設(shè)計(jì)構(gòu)成。整個(gè)系統(tǒng)分為三個(gè)模塊：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)發(fā)射模塊、數(shù)據(jù)接收模塊。數(shù)據(jù)采集模塊使用PVDF壓電薄膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變信號(hào)采集，使用微控制器內(nèi)部集成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC12進(jìn)行電壓數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，再通過數(shù)據(jù)發(fā)射模塊將采樣數(shù)據(jù)發(fā)射出去，數(shù)據(jù)接收

3、模塊負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)通過串口上傳至上位機(jī)進(jìn)行分析和處理，上位機(jī)還可以將數(shù)據(jù)保存下來以各后用。 其次，系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為兩大部分：數(shù)據(jù)發(fā)送部分和數(shù)據(jù)接收部分。通過編程對(duì)MSP430單片機(jī)的功能模塊進(jìn)行設(shè)置并配置nRF905無線模塊的各寄存器，然后由軟件控制硬件，完成數(shù)據(jù)的采集、發(fā)射、接收和上傳至上位機(jī)的功能。同時(shí)可以在軟件中設(shè)置預(yù)警值。 最后，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作。通過本文實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)一步驗(yàn)證了如下關(guān)系：當(dāng)鋼板上