1．目的及意义

1.1 研究目的及意义

本课题为实现大跨桥梁的结构线形快速检测，及时定位桥梁最大变形部位，采用基于光纤陀螺的连续轨迹测量技术进行桥梁线形检测技术研究。分析基于光纤陀螺传感技术开展桥梁连续线形检测的前提条件和基本原理，推导连续线形轨迹的计算公式，提出了线形检测流程及对测试结果的修正与标定方法，并在缩尺模型桥和实际大跨桥梁中进行了测试。

由于MCU功能强大，技术成熟，具有强大的灵活性和适应性，为后续设计留有很大的发挥空间。本课题拟采用MCU实现多类型信号的收发和存储，采集两路信息，采用SD卡存储系统存储，通过网络发送给上位机。

1.2 国内外研究现状

随着工程施工安全性要求的不断提高，对工程测量结果的精度也提出了新的要求。光纤陀螺仪作为一种检测灵敏度高、稳定性好、不受电磁干扰的测量仪器，其应用领域逐步从军用导航扩展到大地勘探与测量，石油钻井，交通运输，工程结构检测，车辆导航，机器人控制等诸多民用测量领域。在我国经济建设中，存在许多工程测量问题亟待解决。工程结构的形变测量是其中一个很重要的方面。例如水工坝体形变测量、水下管道的形变测量、铁路 轨道平顺度检测等等。传统的工程形变测量方法有很多，但是都存在一定的局限性。针对大坝坝体形变检测而言，传统的测量方法可分为外部观测和内部观测两类。外部观测主要是从整体和局部监测大坝所处环境、大坝本身及局部位置随时 间的变化来确定被测点在某一时间段内的空间位置或特定方向的位移。如大坝两岸边坡稳定性观测，靠近大坝的上下游岸坡的滑坡监测等。内部测量则是在大坝特定部位采用测斜仪来监控坝体内部的水平位移和垂直沉降变形。但是，这种测量方法需要选定若干不受坝体周围环境影响的基准点，以这些基准点为参考， 通过仪器遥测坝体上特定的几个被测点来确定坝体的变形，不能实现对坝体形变 进行连续精确监测，同时还存在测量基准点不易确定的缺点。对于水下管道的变 形检测，由于工作环境恶劣，管线距离较长，架设仪器比较困难，传统的测量方法只能从管外检测着手，选择若干关键位置进行检测，测量效果不佳。铁路轨道不平顺是列车运行过程中产生振动的主要根源，直接影响到机车车辆的安全运行。轨道的平顺度测量主要包括轨道的方向平顺度(水平方向)、轨道的高低平顺度(垂直方向)、双轨平面平顺度和轨距平顺度等参数的检测。到目前为止，还没有可以实现快速、准确测量轨道不平顺状态的检测系统。因此，长期以来，人们一直在寻找一种测量精度高、工作可靠、易于实施的测量途径来克服传统方法的不足。 基于光纤陀螺技术的工程形变测量方法就可以很好的解决这些工程应用中的技术难题，由于该方法不必选定测量参考点，只以测量起点作为基准点，可以实现连续测量，特别适合于基准点难以确定的工程结构测量场合。由于其具有传统工程测量方法不可比拟的优点，对于保证工程结构的安全性，提高工程施工质量都具有重要意义。
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2. 研究的基本内容与方案

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通过对毕业设计题目需求的分析，决定采用STM32作为整个系统的核心板。首先需要采集两路陀螺仪的数据，所以需要两块STM32单片机开发板，其中光纤陀螺与单片机之间通过RS232进行数据传输通信；同时两块STM32单片机开发板都要有限位开关检测系统、小车编码盘信号接受系统，来实现对小车起始位的检测以及小车运动位移量的检测；因为需要存储两天的数据，所以还需要SD卡存储系统，SD卡存储系统可以与STM32单片机进行双向通信；同时STM2单片机还需要与上位机进行通信，这里采用的是WIFI传输通信。该系统还要实现对温度以及电源电量的监测，所以其中的一块STM32单片机开发板还需要温度检测系统以及电量监测系统。由于STM32单片机要同时采集两路光纤陀螺仪，来实现对两个方位的位移量的监测，所以两路数据需要进行匹配，这就要求两块STM32单片机要进行通信。综上所述，两块STM32单片机都需要接受光纤陀螺的信号、限位开关检测信号、小车编码盘信号以及SD卡存储系统和保持与上位机的通信，同时两块STM32单片机要保持通信，其中一块STM32单片机还需要接受温度检测信号和电量监测信号。根据以上需求设计出了如下图所示的系统结构框图：

3. 参考文献

[1] 刘帅. 基于STM32的人体生理信号采集和存储系统设计[D]. 山东师范大学,2014.

[2] 蒙博宇. STM32自学笔记[M].北京航空航天大学出版社, 2014.

[3] 赵圣飞. 基于STM32的数据采集存储系统的设计与实现[D]. 中北大学,2014.

[4] 江自强,葛亚炬, 张乐年.基于STM32的数据采集及存储系统设计[J]. 机械制造与自动化, 2017, 46(4):136-139.