基于超声波的工程锚杆长度测量系统研究及设计
随着科学技术的发展，锚杆支护技术已被广泛的应用在公路、铁路等工程界中，它对承受建筑物荷载，预防结构变形、断裂具有重要作用。锚杆质量的无损检测成为工程中亟待解决的重要问题。但是由于锚杆工程的高度隐蔽性，现有的多种检测方法都存在一定的局限性，影响了工程锚杆的精确测量。超声波具有定向发射、光线粉尘对其无影响的优点，已广泛应用于机器人避障、液位测量、无损探伤、车辆导航等领域。为此，本文提出一种基于超声波的工程锚杆检测方法，该方法能有效的克服传统测量方法的局限性，无损的精确测量工程锚杆长度。本研究成果对煤矿井下巷道锚杆支护、隧道锚杆支护等的质量检测具有一定的指导意义。 本课题主要研究工作有以下三个方面: 1、研究了有关超声波和锚杆的基本理论，包括超声波的特性、超声波发射及接收原理及锚杆分类等知识，重点分析了超声波测锚杆长度的原理及如何提高测距性能的措施。 2、完成了基于超声波的工程锚杆测距系统的硬件及软件系统设计。根据本系统的检测要求设计了基于FPGA的超声波发射电路、前置放大电路、带通滤波电路、自动增益控制电路、温度补偿电路等硬件电路设计以及包括超声波激发、超声波接收、中断控制、串口通信等的软件设计。 3、建立了工程锚杆长度测量的数学模型。通过研究最小二乘法的原理，分析计数值及锚杆长度这两个变量之间的内在关系，利用最小二乘法获得关于锚杆长度和计数值之间的拟合函数，并建立了锚杆长度的计算算法。 尽管本测量系统从理论上具有突出的测量优势，但本系统真正应用到工程现场还有多方面内容值得深入研究。
工程锚杆;长度测量系统;程序设计;超声波技术
山东科技大学
硕士
测试计量技术及仪器
魏绍亮
2015
中文
TB921;TP311.52
68
2016-05-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）