基于单片机的振弦弱信号频率检测开题报告

 2021-08-14 01:52:42

1. 研究目的与意义(文献综述)

振弦式传感器是以拉紧的金属弦作为敏感元件的谐振式传感器。其输出的是频率信号,

属于频率型传感器,不需要a/d或d/a转换,它结构简单、坚固耐用、抗干扰能力强、输出为频率 信号、具有一般谐振式传感器的优点。利用振弦式传感器测量物理量是基于其钢弦振动频率随钢丝张力变化,输出的是频率信号,具有抗干扰能力强,对电缆要求低,有利于传输和远程测量的特点。因此,可获得非常理想的测量效果。国际上生产振弦式传感器的著名厂家有美国基康公司,法国telemal等,他们生产的振弦式传感器在精度、寿命和稳定性方面都有良好的表现。如今,振弦式传感器已经成为了应力、应变测量的先进传感器之一。

建筑工程领域通常需要进行岩土压力应变等参数进行测量,振弦式传感器谐振输出的数字信号的频率与其周围所受的压力存在一定的换算对应关系,可以通过测量其频率得到所需要的测量参数值。因此振弦式传感器广泛应用于建筑工程、大坝、桥梁、基坑、港口等工程的应力应变、变形、温度等测量领域。

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2. 研究的基本内容与方案

各类建筑的安全性是在建设过程中重要的监测内容,针对建筑的安全性主要采用倾斜传感器以及应力传感器等多种传感器,而该类传感器其信号均是采用磁变电的方式,以弱信号的方式传递,如何准确的检测其传递过来的弱信号是准确监测建筑安全性的核心问题。

本研究针对传感器中以振弦信号传递各类传感器信息的对象,研究在弱信号条件下,对其频率的准确提取算法,并以单片机的方式对其频率进行提取及测量。

目前振弦式仪器激励方式主要是有高压拨弦和低压扫频激振两种方式。两种技术方法不一样,性能上有一定的差异。一般拨弦方式传感器的可靠性和耐恶劣环境性能更好一些,而且传感器体积会做的更小,成本较低。但是需要经过高压产生拨弦信号,而且信号不易拾取,精度低,而低压扫描激振的双线圈方式可以通过高速计数方式在一定范围内进行动态应变测量。只需要产生普通的5v脉冲串信号,但是需要寻找钢弦的固有频率,激振时间长。

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3. 研究计划与安排

1-3周 查阅中、英文资料,完成开题报告,完成不少于2万字符的英文翻译任务;4-8周 学习相关算法及相应综述表示方法;9-16周 完成基于STM32上的振弦信号的频率检测;17周 修改完成毕业论文,答辩。

4. 参考文献(12篇以上)

[1] 杨光祥,刘渝新. 基于stm32的振弦式频率测量仪器研究. 计算机测量与控制 2013 第6期 p1708-1710

[2] n.sakoda, t. hisatsugu, k. furusato, k. shinzato, m. kohno, y. takata. viscositymeasurements of hydrogen at high temperatures up to 573 k by a curved vibratingwire method. journal of chemical thermodynamics, volume 89, october 2015, pages22-26

[3] t.m.el-alaily, m.k. el-nimr, s.a. saafan, m.m. kamel, t.m. meaz, s.t. assar, constructionand calibration of a low cost and fully automated vibrating sample magnetometer.journal of magnetism and magnetic materials, volume 386, 15 july 2015, pages25-30

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