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软土地基沉降监测仪的研究

作　者: 张文卓
导　师: 李东升
学　校: 中国计量科学研究院
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 大尺寸测量 嵌入式仪表 软基沉降仪 拉绳式传感器
分类号: TH762
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


针对我国目前高速公路软基沉降监测中的自动化程度及仪器可靠性低、数据不及时、测量精度低等问题，本文作者提出采用集嵌入式技术、先进传感技术、网络技术等为一体的新型沉降仪研究方案。具体研究内容如下： 1．在充分查阅国内外文献的基础上，提出基于高端拉绳式位移传感器和ARM7的嵌入式技术新型设计方案。 2．进行了仪器的总体设计，包括机械系统和电子系统设计。机械系统包括测头和测控箱的机械结构设计，电路系统设计包括S3C44BOX的最小系统、自动采集系统、人机界面显示系统和通信系统的电路原理图和PCB设计，以及相关功能驱动软件的编制。 3．设计了一种基于嵌入式实时操作系统μC／OS-Ⅱ和嵌入式μC／GUI应用平台，实现了系统启动加载程序Boot Loader、μC／OS-Ⅱ操作系统和μC／GUI图形软件等系统软件平台的设计与应用，使仪器具有简洁直观的图形人机操作界面。 4．进行了测控系统标定实验。利用一米测长机对仪器的核心部件拉绳式传感器做了0～1米范围的标定实验，用动态校准仪做了0～10米的标定实验，对研制的沉降仪系统做了满量程0～10米测量比对实验，获得了仪器的重要精度指标，由此对仪器的一些关键技术参数进行了分析，得到了一些有参考价值的结论。 5．完成了仪器样机，测量分辨力：0.25mm，测量范围：0-10m。 本文研制的沉降仪提高了软基沉降监测的精度、效率和自动化程度，改善了监测环境，减轻了监测人员的劳动强度，但是在触发瞄准的数学模型等方面还有待今后做进一步的分析研究。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第一章 绪论  6-11
  1.1 课题研究背景  6-7
  1.2 国内外研究动态  7-9
  1.3 研究目的和意义  9-10
  1.4 论文完成的工作  10-11
第二章 系统测量方案设计与分析  11-16
  2.1 测量原理  11-12
  2.2 测量方案设计与分析  12-13
  2.3 关键实现技术  13-16
    2.3.1 传感器wireSENSOR介绍  13-14
    2.3.2 微处理器选型  14-16
第三章 硬件设计及开发  16-39
  3.1 仪器的总体设计  16
  3.2 测头设计  16-18
    3.2.1 结构设计  17
    3.2.2 电路设计  17-18
  3.3 测控箱设计  18-39
    3.3.1 机械结构设计  18
    3.3.2 测控电路设计  18-19
    3.3.3 最小系统设计  19-25
    3.3.4 数据采集系统设计  25-30
    3.3.5 人机界面显示系统设计  30-36
    3.3.6 通信系统设计  36-39
第四章 基于OS的软件设计与开发  39-54
  4.1 Boot Loader的移植及设计  39-41
    4.1.1 Boot Loader简介  39-40
    4.1.2 Boot Loader程序实现  40-41
  4.2 RTOS实时操作系统介绍及选择  41-42
    4.2.1 RTOS的选择理由  41
    4.2.2 RTOS选择准则  41-42
  4.3 μC／OS-Ⅱ简介及在S3C44BOX上的移植  42-47
    4.3.1 μC／OS-Ⅱ简介  42-44
    4.3.2 μC／OS-Ⅱ在S3C 44BOX上的移植  44-47
  4.4 μC／GUI的移植及应用  47-51
    4.4.1 μC／GUI工作原理  47-48
    4.4.2 μC／GUI接口设计  48-51
    4.4.3 界面设计应用举例  51
  4.5 任务的划分  51-54
第五章 系统调试及实验分析  54-66
  5.1 硬件系统调试  54-58
    5.1.1 PCB板设计的注意事项  54-55
    5.1.2 信号完整性SI  55
    5.1.3 高速电路设计技术  55-56
    5.1.4 系统硬件调试  56-58
  5.2 沉降仪的标定与技术指标  58-61
  5.3 测量比对实验及数据分析  61-64
  5.4 仪器的不确定度分析  64-66
第六章 总结及展望  66-68
  6.1 总结  66
  6.2 本文的创新之处  66-67
  6.3 需要进一步解决的问题  67-68
附件Ⅰ：  68-70
附件Ⅱ：  70-78
附件Ⅲ  78-79
参考文献  79-82
在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果  82-83
致谢  83

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 地球科学仪器 > 地球物理观测仪器
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