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運用PXI總線采集卡和LabVIEW編程進行大橋整體康健檢測

東海大橋作為中國首座跨海大橋，耗資14億美元，于2004年完結通車。六車道的大橋將上海與洋山島連在了一同，大橋全長33.5千米，并描繪成S形以避開臺風和波浪區，以包管車輛安全行進。

咱們建立了一個布局安康監測(SHM)體系，它可以供給很多的數據來評價大橋損壞和退化程度、布局功能情況、關于突發性災禍的反響。運用這些數據可以對橋梁的描繪和締造技能進行研究。上海巨一科技發展有限公司(JUST ONE Technology)運用根據NI PXI的數據收集(DAQ)體系和NI LabVIEW軟件，被選中來建立這個布局安康監測體系。

咱們運用根據NI PXI的數據收集體系，源于其杰出的鞏固性和細巧的體積，適用于放置在大橋的保護區域中。事實證明，體系在裝置結束后成功地戰勝了大橋所遇到的濕度、塵埃、轟動和化學腐蝕等各種難題。運用LabVIEW，工程師可以進行重要的實時剖析，一起，可以對大橋上很多的傳感器發生的信號進行離線處置。

一.硬件體系設置

對東海大橋施行監控需求運用超越500個傳感器，在大橋每段都放置了加速度計和FBG光學傳感器，來收集環境鼓勵所惹起的頻率呼應。一起，大橋還裝備了風速儀和壓式傳感器，以記載頻率呼應所對應的環境條件。大橋每一段還設有一個數據收集站，裝備NI PXI-4472B動態信號收集卡(DSA)從周圍的加速度計收集關聯數據。

別的，咱們運用NI PXI-6652同步模塊和NI PXI-6602計數器模塊，以及NI PXI-8187機箱控制器，來處置數據收集的同步問題。

在對東海大橋上的體系進行設置時，咱們給每個PXI機箱都裝置了一個GPS，運用脈沖每秒(PPS)和IRIG-B守時信號別離進行信號同步和工夫標識。PPS每秒傳輸一千萬脈沖，為每個機箱供給采樣基準時鐘。這使得收集模塊可以在100納秒的分辨率下對大橋上一切設備的通道完結準確同步采樣。

二．軟件體系設置

從大海大橋體系獲取原始數據后，咱們需求對其進行剖析和處置，然后為用戶供給結尾信息。咱們將數據傳輸到中間監測中間進行處置器密布離線處置，而PXI控制器則擔任進行即時處置作業。

1.離線剖析

東海大橋體系中首要進行的離線剖析是多通道信號頻譜剖析和模態剖析。咱們把這兩種核算都放在一個離線區域，這里有許多功能強大的電腦運轉LabVIEW，由LabVIEW高檔信號處置工具包和LabVIEW體系辨識工具包一起處置數據。

由于一般的布局模態剖析運用及丈量呼應的辦法關于像東海大橋這樣大型的分布式布局是不適用的，所以咱們采用了另一個可操作的模態剖析辦法。顛末這種辦法，自然環境和車輛行進對大橋所發生的影響力將作為鼓勵信號，大橋傳感器所收集的信號將作為呼應信號，然后，運用隨機子空間辨認(SSI)算法對模態參數進行核算，這種辦法運用了只輸出體系辨認技能，將在LabVIEW高檔信號處置工具包中完結。

2.在線剖析

為了可以監測大橋的實時布局安康狀況，在加速度計收集到數據后，東海大橋體系可以實時地核算出共振頻率。由于咱們在收集數據的一起，需求實時并行地對數據進行處置，所以共振頻率的核算有必要疾速高效。SSI算法可以完美地進行這些運算，但需求進行太多的實時運算。為了戰勝這個艱難，咱們運用了遞歸隨機子空間辨認(RSSI)算法。當數據被收集后，數據的值將被導入算法，以核算新的共振頻率。只需顛末一個初始化期間，RSSI算法就能以極快的速度運轉，核算實時頻率值。

3.總結

運用NI PXI設備構建的數據收集和處置體系，為東海大橋——世界上最大型的大橋之一，供給完美的監測處置方案。兩位從未運用過LabVIEW的工程師，運用LabVIEW軟件，連系LabVIEW高檔信號處置和LabVIEW體系辨認工具包，只用了三個月的工夫就開發了整套東海大橋監測體系。得益于體系的易用性和NI一流的效勞撐持，只需三位工程師便可完結整座大橋的監測作業，由此將保護本錢控制在最低。

借助于準確的GPS同步和工夫標識、NIPXI動態信號收集硬件設備和LabVIEW軟件，咱們的團隊成功地為東海大橋建立了一個鞏固的、模塊化、牢靠且低保護的高精度監測體系