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使用LabVIEW和PXI進行東海大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測
2013-07-03
我們搭建了一個結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測（SHM）系統(tǒng)，它能夠提供大量的數(shù)據(jù)來評估大橋損壞和退化程度、結(jié)構(gòu)性能狀況、對于突發(fā)性災(zāi)難的反應(yīng)。利用這些數(shù)據(jù)可以對橋梁的設(shè)計和建造技術(shù)進行研究。上海巨一科技發(fā)展有限公司（JUST ONE Technology）使用基于NI PXI的數(shù)據(jù)采集（DAQ）系統(tǒng)和NI LabVIEW軟件，被選中來搭建這個結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)。
我們使用基于NI PXI的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，源于其良好的堅固性和小巧的體積，適用于放置在大橋的保護區(qū)域中。事實證明，系統(tǒng)在安裝完畢后成功地克服了大橋所遇到的濕度、灰塵、震動和化學(xué)腐蝕等各種難題。使用LabVIEW，工程師能夠進行重要的實時分析，同時，能夠?qū)Υ髽蛏洗罅康膫鞲衅鳟a(chǎn)生的信號進行離線處理。
硬件系統(tǒng)設(shè)置
對東海大橋?qū)嵤┍O(jiān)控需要使用超過500個傳感器，在大橋每段都放置了加速度計和FBG光學(xué)傳感器，來采集環(huán)境激勵所引起的頻率響應(yīng)。同時，大橋還配備了風(fēng)速儀和壓式傳感器，以記錄頻率響應(yīng)所對應(yīng)的環(huán)境條件。大橋每一段還設(shè)有一個數(shù)據(jù)采集站，配備NI PXI-4472B動態(tài)信號采集卡（DSA）從周圍的加速度計采集相關(guān)數(shù)據(jù)。
另外，我們使用NI PXI-6652同步模塊和 NI PXI-6602計數(shù)器模塊，以及NI PXI-8187機箱控制器，來解決數(shù)據(jù)采集的同步問題。
在對東海大橋上的系統(tǒng)進行設(shè)置時，我們給每個PXI機箱都安裝了一個GPS，使用脈沖每秒（PPS）和IRIG-B定時信號分別進行信號同步和時間標(biāo)識。PPS每秒傳輸一千萬脈沖，為每個機箱提供采樣基準(zhǔn)時鐘。這使得采集模塊可以在100納秒的分辨率下對大橋上所有設(shè)備的通道實現(xiàn)精確同步采樣。
軟件系統(tǒng)設(shè)置
從大海大橋系統(tǒng)獲取原始數(shù)據(jù)后，我們需要對其進行分析和處理，然后為用戶提供最終信息。我們將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒氡O(jiān)測中心進行處理器密集離線處理，而PXI控制器則負(fù)責(zé)進行即時處理工作。
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