基于倾角传感器的桥梁线形实时监测系统设计与实现-电子与通信工程专业论文.docx

万方数据 万方数据 南京邮电大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 研究生签名： 日期： 南京邮电大学学位论文使用授权声明 本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档； 允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文 的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。 涉密学位论文在解密后适用本授权书。 研究生签名： 导师签名： 日期： 摘要 桥梁的建设和使用处在开放环境中，除了桥梁结构自重、材料老化等自身因素外，还时 刻遭受着其它自然环境和人为因素的持续影响，致使桥梁产生不同程度的损伤和劣化。这些 隐患若得不到及时检修，轻则影响行车体验、缩短服役时间，重则导致桥塌事故、危及生命 健康，因此对桥梁进行实时健康监测很有必要。桥梁线形是桥梁健康状况评价的重要指标， 反映了桥梁的整体工作状况，其变化情况可以由桥梁关键断面的挠度来表征。 本文在分析众多挠度测量方法的基础上，结合天津海河大桥健康监测项目的需求，提出 了一种桥梁线形监测系统方案，设计了一种高精度倾角仪和多类型接口数据采集终端。该倾 角仪借助倾角传感器对倾角状态进行检测，通过差分处理滤除影响测量精度的共模噪声干扰。 此外，采用微处理器对倾角电压信号进行过采样和温度补偿处理，进一步提高测量精度。同 时对通信接口电路实施隔离和抗雷击设计，有效抑制高能瞬态干扰。设计的采集终端集成了 多种模 拟、数 字信号 接口 ，能实 现监测 系 统对桥 梁不同 类型传 感器 的数据 采集， 其中 GPRS/CDMA 模块能将所有采集的数据通过无线网络上传到监控中心进行数据分析和安全评 估，实现对桥梁线形状态的实时监测。 通过实际对比测试显示，倾角仪测量精度达到 0.005°，有效测量范围±15°，满足了桥梁 线形测量的实际需求。 关键词: 桥梁线形，挠度测量，倾角仪，过采样 I Abstract Bridge construction and service implement in an open environment, in addition to the weight of the bridge structure, material aging and other self-factors, the continuing effects of natural environment and human factors result in the bridge producing damages and deteriorations of various degrees. The absence of timely maintenance for these risks will shorten the bridge’s service time and effect driving experience, what’s worse, it will lead to the bridge collapse accident which endanger life and health, so the real-time health monitoring is an essential part for bridge. Bridge alignment, calculated by the deflection of bridge’s key section, is an important index to evaluate the bridge health status, which reflects the overall working condition of the bridge. Combined with the needs of Tianjin Haihe River Bridge health monitoring project, a system solution of bridge alignment monitoring is proposed in this paper after