基于PXI和SCXI的多传感器桥梁远程监测系统

2010-07-01 20:08:09来源: 清华大学精密仪器与机械学系
 
一、引言

  桥梁建设是一个国家民用基础设施中不可缺少的组成部分,在经济建设中发挥重要作用。在桥梁的使用过程中,由于菏载作用(尤其是交变菏载)、疲劳效应、腐蚀效应、材料老化和突发事故(如撞击、地震)等不利因素的影响,桥梁结构不可避免地出现结构损坏和损伤积累,严重的甚至会导致突然倒塌。为了避免事故地发生,对桥梁进行监测是十分有必要的。

  近年来,在新兴的虚拟仪器技术的支持下,各类桥梁监测系统发展迅速,在实际桥梁监测中收到了较好的效果。为了进一步研究多传感器的虚拟桥梁监测方法,本人利用实验室已有的设备,搭建一个基于PXI 和SCXI 的多传感器桥梁远程监测系统,并通过对模型桥的监测评估了该系统的各项性能。

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二、监测系统实现原理

  本桥梁检测系统的基本原理是:利用SCXI模块的强大信号调理功能,连接多路传感器,并实现传感器信号的前置调理,然后将信号送入PXI模块。PXI在LabVIEW的支持下完成数据的观察,记录,初步分析及远程传送等功能。其基本原理如图1 所示,该监测系统硬件实物如图2 所示。

图2 监测系统硬件实物图

图3 模型桥传感器布置位置示意图

  图中:桥面上的长方片代表应变片,桥面及桥下的短圆柱体代表磁电式检波器,桥下的长条圆柱体代表涡流传感器(包括支架)

三、系统硬件设计与实现

  本系统用到热电偶1 个(检测环境温度),应变片3 对(测量模型桥应变情况),涡流传感器1 个(测量模型桥挠度变化),磁电式检波器6 个(测量模型桥速度变化情况),其位置分布如图3 所示(图中没有表示热电偶)。

  利用SCXI-1000、SCXI-1321、SCXI-1121、SCXI-1300 和SCXI-1102B 来实现对传感器输出信号的前置调理工作。

  本监测系统一个突出的特点就是同时使用了不同种类的11 个传感器进行数据采集。这一功能的实现,得益于SCXI 模块强大的信号调理能力,例如:多路信号同时输入、对多路信号分别进行隔离放大和滤波、为应变片提供桥路和激励电压等,这是本系统硬件部分顺利达到预期目的的关键。

四、系统软件设计与实现

  软件界面如图4 所示。

图4 虚拟桥梁监测系统界面

  

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关键字:PXI  SCXI  监测系统

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2010/0701/article_2726.html
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