作者: 马 伟1,2,崔海涛1,朱晓曼1,胡长征1,胡伟波1,2 作者单位: 1.南开大学 电子信息与光学工程学院,天津 300350; 2.南开大学深圳研究院,广东 深圳 518063。 摘要: 直流电压的校准是直接下变频多普勒雷达准确探测振动的难点之一。介绍了一种用于结构健康监测的直流耦合多普勒雷达传感系统,具有自适应DC校准和实时分析预警功能。通过对基带输出信号进行监测,自适应调整反馈电压,有效放大有用信号,避免输出饱和;基于LabVIEW软件,通过搭建拓展的DACM算法架构和预警模块,实现了信号的实时解调和分析处理。实验结果表明,该传感器系统的功耗小于10 W,能够进行毫米级振动的探测,探测范围可达200 m。为了检验系统的分析预警功能,人为引入损伤异常数据,仿真结果显示假阳性发生概率低于1%,未发现假阴性情况的发生。 引言: 作为建筑物和机械结构健康监测系统的重要组成部分,振动监测是获取目标健康状态的一种有效方法,被广泛应用于故障诊断和事故预警[1-3]。然而,由于振动本身的复杂性和测量环境的多样性,精确的振动采集并不容易。最常见的监测方法有GPS测量、光纤传感器测量和振动计测量等[4-6]。尽管振动测量技术已经取得了很大的进步,但一些具体应用在成本、精度、探测精度等方面提出了更高的要求[7]。近年来,由于半导体技术和先进处理算法的发展,非接触式雷达传感器受到了学术界和工业界的极大关注[8-9]。该方法具有精度高、鲁棒性强等优点,是各种振动测量环境中最具吸引力的方法之一。大量新架构和信号提取方法被发表,其中许多已经成功集成到单片集成电路中,实现了低成本、高性能的便携式监测系统[10-11]。 |
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