【摘 要】
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压力容器在工业生产领域应用非常广泛,容器表面出现结构损伤,相应位置的应变数据也会出现异常。本文针对压力容器应变检测的需求,设计了一套完整的多通道同步采集系统。采集系统由三部分组成分别为:采集系统硬件设计、采集系统下位机软件设计以及采集系统上位机软件设计。根据容器应变范围的不同,采集系统硬件采集方案分为两种。针对应变范围较大的压力容器,本次设计选择采用碳纳米纸做传感器。采集方案设计是通过恒流源电路将
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压力容器在工业生产领域应用非常广泛,容器表面出现结构损伤,相应位置的应变数据也会出现异常。本文针对压力容器应变检测的需求,设计了一套完整的多通道同步采集系统。采集系统由三部分组成分别为:采集系统硬件设计、采集系统下位机软件设计以及采集系统上位机软件设计。根据容器应变范围的不同,采集系统硬件采集方案分为两种。针对应变范围较大的压力容器,本次设计选择采用碳纳米纸做传感器。采集方案设计是通过恒流源电路将碳纳米传感器的电阻信号转化为电压信号进行采样量化。针对应变范围微小的压力容器,本次设计选择采用电阻应变片传感器。采集方案设计是通过采用惠斯通电桥将应变信号转化为微小的电压变化信号进行后续的采样量化工作。采集系统硬件设计主要实现功能有:信号的调理滤波及放大、模拟信号的采样、模拟信号到数字信号的转换、数据的处理、保存及数据传输等。本次设计采用GD32F407单片机做主控芯片来实现各功能模块的控制。采用多片国产A/D芯片CL1606实现多通道同步模数转换功能。采用Micro SD卡实现数据存储功能,采用LAN8720A实现数据网络协议传输。采集系统下位机软件主要包括A/D芯片驱动程序设计、数据处理及滤波算法的设计、移植FATFS文件系统驱动SD卡实现数据存储功能以及移植LWIP协议实现UDP数据发送功能等。采集系统上位机使用LabVIEW软件进行设计,可以显示实时电阻及应变曲线,同时也可在上位机中将数据以文本文件的格式进行保存。最后通过实验对本文设计的采集系统电源稳定性、各通道响应均匀性以及采集精度进行分析,验证了本文设计的有效性。
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