摘 要

在水利工程中，闸门振动的问题一直以来都是需要考虑的安全问题。因此，平面闸门的振动测试是十分必要的。

本文主要内容为首先分析研究了振动测量的基本原理，对振动的一些基本知识做了描述，结合一些数学表达式对振动深入分析。然后对传感器的制作工艺和固定方法做了一些简明的介绍，和运用振动传感器测量平面闸门振动的具体情况，并且将测得的振动信号以位移、速度、加速度的形式进行表现，通过大量的实验数据累积，获得足够的样本函数，求得统计特征参数，然后进行数据采集和分析。本次试验选用ADXL330三轴加速度传感器，传感器芯片采用4mm×4mm×1.45mm小型封装，传感器整体采用防水、密封、抗压结构，选用M6接头为传感器输出接头的形式，然后结合INV306数字信号处理器构成了此次测试系统。最后对比实验侧得的数踞和图型，分析讨论闸门结抅动态特姓和闸门振动监测数据。

关键词：平面闸门 振动传感器 数据采集 三轴加速度传感器

The design of piezoelectric accelerometer and gate virbration testing system

Abstract

In the water conservancy project, the gate vibration problem has always been the need to consider the security issues.it is necessary to consider a security problem.

The main contents of this paper are the first analysis of the basic principles of vibration measurement, some of the basic knowledge of vibration to do a description, combined with some mathematical expressions on the vibration in-depth analysis. And then the sensor production process and fixed method to do some concise introduction,and the measured vibration signal in the form of displacement, speed, acceleration performance, through a large number of experimental data accumulation, access to sufficient sample function, obtained statistical characteristics of parameters, And then data collection and analysis. This test uses ADXL330 three-axis accelerometer, the sensor chip with 4mm × 4mm × 1.45mm small package, the sensor as a whole waterproof, sealed, compression structure, the use of M6 connector for the sensor output connector form, and finally combined INV306 digital signal processor Constitute the test system. Finally, the data and graphs measured by the experiment are analyzed and discussed the dynamic characteristics of the gate structure and the gate vibration monitoring data.

Keywords: plane gate; virbration sensor; data collection; triaxial accelerometer

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章绪论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 水工平面闸门振动测试意义 1

第二章振动传感器的设计 3

2.1 振动测试的原理 3

2.1.1 振动量 3

2.1.2 周期振动与简谐振动 4

2.1.3 振动参数 4

2.2 振动传感器 5

2.2.1 振动传感器原理和性能指标 5

2.2.2 三轴加速度传感器的结构设计 7

2.2.3 三轴加速度传感器芯片选用 10

2.3 本章小结 12

第三章 振动测试的系统设计 13

3.1 数据采集和信号处理系统 13

3.2 测试系统和内容 14

3.2.1 测试系统 14

3.2.2 测试内容 16

3.3 本章小结 16

第四章测试数据及图形 17

4.1 1#闸门运行工况振动监测分析 17

4.1.1 测点信息 17

4.1.2 振动趋势分析 17

4.2 倒管过程振动监测分析 22

4.2.1 测点信息 22

4.2.2 振动趋势分析 22

4.3 2#闸门大流量时振动监测分析 26

4.3.1 测点信息 26

4.3.2 振动分析 26

4.4 本章小结 28

第五章分析与讨论 29

5.1 闸门结构动态特性分析与讨论 29

5.2 闸门振动监测数据分析与讨论 29

第六章成本核算 30

参考文献 31

附录 33

附录1 B线输水期间振动监测趋势数据 33

附1.1 1#闸门上部振动趋势数据－来水方向(Ch0) 33

附1.2 1#闸门上部振动趋势数据－垂直(Ch8) 34

附1.3 1#闸门上部振动趋势数据－侧向(Ch1) 35

附录2 倒管过程振动监测趋势数据 36

附2.1 1#闸门下部振动趋势数据－来水方向(Ch9) 36

附2.2 1#闸门下部振动趋势数据－垂直(Ch2) 36

附2.3 1#闸门下部振动趋势数据－侧向(Ch10) 37

致谢 38

第一章绪论

1.1 课题背景及意义

2015年2月1日发布的文件《关于加大改革创新力度加快农业现代化建设的若干意见》提出：我国是一个农业大国，农业的发展尤为重要，而农业发展又与水利工程密切联系不可分割，所以我国会继续加大投资水利工程。在水利工程中，闸门作用是控制水流等^[1]。而且，在我国，闸门的用处和用途也很广，对水利闸门的研究也很多^[2]。另外，闸门的长期振动也可能导致紧固螺栓的松动，闸门使用过程中也经常有漏水等问题发生，从而引发安全问题。该课题对预防闸门振动事故起很大作用^[3]。

1.2水工平面闸门振动测试意义

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