基于labview的两跨简支梁动力特性监测平台设计开题报告

全文总字数：710字

1. 研究目的与意义

研究的目的：通过LabVIEW平台的可视化优点，对两跨简支梁主要实现主控界面，需显示的最基本参数有应变和加速度，以及系统的频率、频谱和振型等。NI系统具有着优良的数据采集、分析和系统控制的性能，并在国际上得到了众多的应用。LabVIEW则是基于此系统开发的相关软件，可方便的实现对硬件的控制与读写，同时能够实现监测及控制平台的完美设计。

研究的意义：随着土木结构健康监测技术迅速的发展，各类土木结构监测数据实时的可视化已成为该技术发展中的一个重要分支。通过本次毕业设计，能够全面熟悉和了解LabVIEW的编程方式、两跨简支梁的动力特性以及监测方法，并根据现有的设计参数，对采集到的信号进行分析，找出对应参数如应变、加速度、系统的频率、频谱和振型等。研究结果对于设计出结构清晰、具有可维护性、操作性强以及技术经济性高的LabVIEW监测系统有重要的意义。

2. 国内外研究现状分析

1986年美国国家仪器（ni）公司研制开发了labview，起初labview的发展由用户团体提供了最强劲的导向性发展动力。用户们将labview应用到各种不同的应用领域，每天对labview平台进行标准化的公司和用户的数目持续增长，最近十年，labview就拥有了数百万的用户，增加了数千的应用和行业。i/o通道方面，labview最初是为了进行数据采集和仪器控制的，而i/o总线技术中难以置信的改变则成为了该平台发展的驱动力。labview原本就与gpib、rs232仪器控制工具相兼容，如今为成百上千的不同的外形、性能等级和环境选项，又兼容了usb、bluetooth、pci及pciexpress、pxi及pxiexpress、wireless和基于以太网的i/o口等等。如今，labview拥有一个包括来自225个供应商的6000多台仪器驱动器构成的库，这个数字还在持续增长。直到现在，工程师们仍不断为labview平台添加更多的功能：增加一个加强版的用户接口、更充分地利用labview中的web、提供更高级的系统设计和可视化功能、创建更简单更易配置的开发环境。还包括一些正在实现的改善，譬如对编译器和复杂的定时触发功能的更新等。对labview平台的研究开发仍在不断进行。

国内虚拟仪器最早的研究也是从引进消化ni的产品开始。国家自然科学基金委员会也曾将虚拟仪器研究作为现代机械工程科学前沿学科之一，列入为十五期间优先资助领域。目前有些研究已取得可喜成绩，如863项目虚拟仪器关键技术的研究及其产业化，所研制的一体化虚拟仪器就是一种不同于欧美虚拟仪器的技术。这项成果表明我国在虚拟仪器方面走出一条自主创新的路子，并成为国际上嵌入式一体化虚拟仪器研发的先行者。ni公司也已于2006年在中国高校广泛推广虚拟仪器技术列入了战略发展规（ni中国高校推广计划），这标志着自提出虚拟仪器的概念之后，虚拟仪器技术在我国也进入了一个全新的快速发展时期。

通过对系统的研究，国内研究者基于labview开发了一种针对简支梁的振动信号测试分析系统，完成振动数据采集的实时显示、并对其进行时域、频域分析和数据存储等功能。针对简支梁在不同加载条件下的应力应变的变化和桥梁动力特性的变化，计算得出简支梁桥的自振频率，并且针对不同的加载情况，分析得到桥梁模型的不同位置的应力应变，分析之后与理论的计算值进行对比,进一步验证简支梁桥在不同加载条件下的动力特性。国内外也有许多关于简支梁的实例。在列车高速运动引起简支梁的振动，为研究高速列车通过简支梁时，简支梁的振动，一列火车被模拟成等间隔轮荷载的两个子系统组合，一个子系统由所有的前轮组组成，另一个子系统由所有的后轮组组成。该结构还运用于简支梁桥中，例如浙江飞云江桥、临海大桥、黄河大桥、中宁黄河公路大桥。

3. 研究的基本内容与计划

一、研究内容

（1）建立两跨简支梁应变和加速度测量模型和硬件电路，通过传感器测量的信号将其转换到硬件电路中，从而再利用labview进行监测。

（2）利用labview设计实现两跨简支梁动力性能加监测的主控界面，需要显示应变、加速度、频谱、振型。

4. 研究创新点

系统由三部分组成：第一部分硬件单元由两跨简支梁、传感器、数据采集卡组成；第二部分电路单元由信号调理电路、计算机接口电路组成；第三部分是LabVIEW面板，纯软件单元。

硬件系统由传感器对两跨简支梁的应变量、加速度等参数进行测量，再通过信号收集数据处理传至计算机，通过LabVIEW界面显示出来。