基于CompactRIO的多通道24位數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計.pdf

1、隨著交通運輸中橋梁所占據(jù)的地位日益重要，不斷進(jìn)步的橋梁設(shè)計水平和施工技術(shù)使得橋梁規(guī)模不斷有新的突破，所設(shè)計出來的橋梁也變得越來越復(fù)雜，橋梁建設(shè)正朝著規(guī)模大型化、形式輕巧化、功能和結(jié)構(gòu)復(fù)雜化等方向發(fā)展。但是，目前國內(nèi)交通運輸設(shè)施中中、老齡橋梁的數(shù)目相當(dāng)巨大，隨著橋齡的不斷增長，加之各種自然因素以及各種人為事故的影響，很多橋梁已經(jīng)開始出現(xiàn)各種各樣的功能性衰退。
　　 在這種情勢下，建立一個與橋梁建設(shè)相適應(yīng)相匹配的綜合評估與橋梁監(jiān)測系

2、統(tǒng)成為橋梁界研究的一個重要熱點，其意義極為重要。使用傳統(tǒng)的人工進(jìn)行勘察和檢測的方式來維護(hù)和監(jiān)測大型橋梁需要耗費大量的財力、人力和物力，這種方式不僅效率低下，而且更是很難滿足日益增多的橋梁所需的橋梁監(jiān)測任務(wù)。
　　 與傳統(tǒng)的人工勘察和檢測的方式相比較，使用智能化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行橋梁振動監(jiān)測不僅可以大大減少監(jiān)測橋梁振動和橋梁異常的成本，而且智能化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以實時的得到監(jiān)測結(jié)果，當(dāng)橋梁運行出現(xiàn)異常時可以及時的發(fā)現(xiàn)并避免橋梁異常

3、導(dǎo)致的危害。
　　 CompactRIO即為智能化的可重復(fù)配置的控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，小巧而堅固的特性以及可重復(fù)配置的靈活性使得其適用于橋梁振動的檢測。CompactRIO系統(tǒng)可以針對不同的數(shù)據(jù)采集要求，選擇不同的數(shù)據(jù)采集模塊與CompactRIO機(jī)箱進(jìn)行配合使用以達(dá)到應(yīng)用要求，NI公司為CompactRIO系統(tǒng)提供了各種不同的數(shù)據(jù)采集模塊，但其中缺少專為橋梁或房屋振動監(jiān)測所需的采集模塊，其要求高精度、低噪聲、多通道。因此本設(shè)計即

4、為了滿足這樣的設(shè)計要求而單獨設(shè)計了基于CompactRIO系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊，本設(shè)計實現(xiàn)了一個帶自校準(zhǔn)功能的高精度、低噪聲、多通道數(shù)據(jù)采集模塊。
　　 本設(shè)計所完成的數(shù)據(jù)采集模塊集成度高，在73.38mm×66.04mm的面積內(nèi)實現(xiàn)了6通道24位的數(shù)據(jù)采集，THD優(yōu)于-108dB，噪聲RMS低于1.2uV，采樣率從250SPS到4000SPS，可滿足橋梁振動監(jiān)測的要求。此外模塊還根據(jù)內(nèi)部精確參考源對ADC進(jìn)行偏移和增益校準(zhǔn)，提高

5、了通道的幅度一致性。測試表明經(jīng)過內(nèi)部增益校準(zhǔn)可以將幅度一致性從1.5％以內(nèi)提高到5ppm以內(nèi)。論文將從橋梁振動監(jiān)測背景、采集模塊軟硬件結(jié)構(gòu)、采集系統(tǒng)軟硬件實現(xiàn)、內(nèi)部自校準(zhǔn)功能實現(xiàn)以及采集模塊性能測試和總結(jié)等方面對采集模塊進(jìn)行闡述。
　　 第一章為緒論，對論文的應(yīng)用背景做了簡要的介紹，包括橋梁監(jiān)測的發(fā)展?fàn)顩r以及本文的研究內(nèi)容和研究意義。第二章主要內(nèi)容為CompactRIO和LabVIEW。介紹了CompactRIO系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及應(yīng)

6、用范圍，LabVIEW的操作環(huán)境和虛擬儀器的發(fā)展。
　　 第三章的內(nèi)容為整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)，包括整個CompactRIO系統(tǒng)在不同工作模式下的整體硬件結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)采集模塊的硬件結(jié)構(gòu)，以及介紹了CompactRIO系統(tǒng)的軟件工作過程和模塊內(nèi)部FPGA上電后的軟件工作過程和模塊對主機(jī)發(fā)送的命令的響應(yīng)過程。
　　 第四章為數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)內(nèi)部自校準(zhǔn)功能的硬件結(jié)構(gòu)和軟件實現(xiàn)方式，包括硬件結(jié)構(gòu)選擇的依據(jù)和軟件實現(xiàn)的方式。<