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扫掠力检测实验台信号采集系统设计及集成研究

作　者: 申文静
导　师: 黄志辉
学　校: 中南大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 扫掠力检测实验台信号采集 Hilbert-Huang变换
分类号: TH703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 25次
引　用: 6次
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内容摘要

借助高速轨道车辆超偏载监测技术及时发现列车的超偏载现象,利用现有的行车信息网络立即通知列车驾驶人员,采取必要措施避免恶性事故的发生有十分重要的意义。为研究超偏载监测技术,设计制造了高速轮扫掠力检测实验台,以期在发掘轮轨扫掠力的作用关系前提下,去深入研究该技术。本文针对实验台安装尚存在的问题提出改进方案;并结合理论、实验研究以及计算机测控技术,对实验系统采集的数据进行变换处理,提取有效载荷信号;完善轮扫掠力监测技术的研究理论与体系。论文主要研究内容如下:(1)轮扫掠力检测实验台初次安装完成后,针对弹射过程中出现的钢丝绳被剪断、系统回复冲击大,加载板变形进行了解决,对相关结构进行了改进设计;(2)设计了信号采集电路,对传感器组桥、信号处理及A/D采样电路进行了设计和精度分析,完成了基于CONTECT数据采集板卡采集实验系统集成;(3)进行了多语言混合编程下数据采集分析技术的有益研究,完借助C++调用CONTECT板卡和MATLAB动态链接库,实现了信号采集分析软件的联合设计,可使程序运行脱离MATLAB环境;(4)针对实验台特性,设计了初步实验方案,在实验台上完成了采集电路集成实验,并进行了静态定额加载与低速实验研究,证明了所设计系统的可行性,为后续研究提供参考。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-15
  1.1 列车轮扫掠力作用的概念与检测方法  8-9
    1.1.1 列车轮扫掠力作用的概念  8
    1.1.2 列车轮扫掠力作用检测的手段与方法  8-9
  1.2 国内外列车轮扫掠力检测的发展现状  9-13
    1.2.1 国外技术的发展现状  10-11
    1.2.2 国内技术的发展现状  11-13
  1.3 课题研究的意义  13-14
  1.4 本文研究的主要内容  14-15
第二章轮扫掠力实验台改进设计与研究  15-24
  2.1 轮扫掠力实验台概述  15-17
  2.2 实验台弹射板存在问题及改进设计  17-19
  2.3 推车改进设计  19-20
  2.4 缓冲装置改进设计  20-23
  2.5 小结  23-24
第三章轮扫掠力实验台采样电路设计及实验研究  24-48
  3.1 检测系统的功能框图设计  24-25
  3.2 信号采集电路设计  25-45
    3.2.1 应变片传感器电桥及平衡电路的误差影响研究  25-29
    3.2.2 应变片选型及粘贴工艺研究  29-34
    3.2.3 放大倍数论证实验  34-37
    3.2.4 放大电路设计  37-38
    3.2.5 V/I转换  38-39
    3.2.6 I/V转换  39
    3.2.7 低通滤波电路设计  39-42
    3.2.8 电路精度计算及原理图  42-45
  3.3 速度测试/启停电路设计  45-47
  3.5 小结  47-48
第四章 Hilbert-Huang变换方法评介  48-59
  4.1 常用数据处理方法评介  48-51
  4.2 Hilbert-Huang变换概述  51-53
  4.3 Hilbert-Huang变换在测试信号分析中的应用  53-58
    4.3.1 EMD分解举例  53-54
    4.3.2 Hilbert变换举例  54-55
    4.3.3 EMD分解的滤波去噪作用  55-58
  4.4 小结  58-59
第五章数据采集与处理软件设计与研究  59-74
  5.1 数据采集系统开发的支持环境  59-60
    5.1.1 计算机系统  59
    5.1.2 软件开发平台  59-60
    5.1.3 数据采集板卡  60
  5.2 数据采集与处理软件的功能规划  60-62
    5.2.1 功能规划  60-61
    5.2.2 数据采集系统的工作流程  61-62
  5.3 基于Visual C++6.0和数据采集板卡的数据采集实现  62-65
  5.4 基于VC++6.0与MATLAB7.0的HHT数据处理实现  65-70
    5.4.1 VC++6.0调用MATLAB7.0混合编程方法简介  65-67
    5.4.2 MATLAB编译环境设置  67
    5.4.3 创建动态链接库  67-68
    5.4.4 VC++中的相关设置及编程  68-69
    5.4.5 编译运行及程序的发布  69-70
  5.5 数据采集系统界面/功能实现  70-73
    5.5.1 数据采集软件操作界面  70-72
    5.5.2 数据采集操作步骤  72
    5.5.3 数据处理操作步骤  72-73
  5.6 小结  73-74
第六章实验台静态信号采集系统集成研究  74-84
  6.1 信号采集系统集成  74-76
    6.1.1 实验台测试集成图  74-75
    6.1.2 实验仪器和装置  75-76
  6.2 横梁实验  76-79
  6.3 实验台低速定额加载实验  79-82
  6.4 实验结果对比分析  82-83
  6.5 系统可行性分析  83
  6.6 小结  83-84
第七章结论与展望  84-85
  7.1 结论  84
  7.2 展望  84-85
参考文献  85-90
附录  90-101
致谢  101-102
攻读学位期间主要研究成果  102

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