压磁套芯解除应力测量设备革新与应用研究

论文摘要

随着地应力测量技术的发展,YJ-95型压磁全应力计及其相关配套设备逐渐体现出诸多不足之处,主要在于传感器预应力施加方式不可靠、配套数据采集仪陈旧过时、围压率定舱结构不合理以及上位机数据处理软件功能不够完善。本项研究旨在对YJ-95型压磁全应力计地应力测量系统进行全面的更新和改进,主要包括传感器预应力施加方式的设计、数据采集仪的更新、围压率定舱的改造以及上位机数据处理软件的功能补充。我们力求通过相关的改进方案,克服原测量系统的不足,并在测量效果上取得突破。本文主要从YJ-95型压磁全应力计测量系统的几个改进点进行阐述。首先分析传统的传感器加力方式的加力效果,总结其适用场合,根据其不足设计并加工一套依靠液压加力的设备,并且经过实验,验证了新式加力方式的可靠性;接下来针对老式的数据采集仪进行分析,在理解了其内部恒流源和采集模块的工作原理后,根据现有技术,提出了程控恒流源和连续采集存储数据的设计方案,对老式数采进行了全面的更新升级,不仅克服了其不足,而且使得测量精度有了一定的提高;对于围压率定舱的改造,笔者针对其对斜向传感器率定失效的现象,先从理论上进行了分析,发现舱体结构上的错误在于轴向加压功能的缺失,随后根据老式舱体的不足设计加工了新型舱体,并且通过实验验证了新式围压舱设计的合理性;最后,在深入理解整套测量系统对数据处理的需求后,总结上位机数据处理软件亟需增设的功能模块为数据采集模块、数据处理模块、专家系统模块、显示输出模块等,采用VB语言编写了相关功能模块,完善了该软件的功能,联机运行后证实了该软件的实用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 背景介绍
• 1.1.1 地应力测量简介
• 1.1.2 国内发展现状
• 1.1.3 压磁全应力计测量系统简介
• 1.2 存在的问题
• 1.3 研究意义
• 1.4 研究内容
• 1.5 研究思路与技术路线
• 1.5.1 研究思路
• 1.5.2 技术路线
• 第2章 膨胀剂加力方式的性能分析
• 2.1 压磁传感器预应力大小的确定
• 2.2 膨胀剂的力学性能
• 2.3 膨胀剂实验结果及分析
• 2.4 结论
• 第3章 液压型预应力施加装置设计与开发
• 3.1 液压加力方式可行性讨论
• 3.2 液压加力系统的设计
• 3.2.1 探头前端结构设计
• 3.2.2 探头后端结构设计
• 3.2.3 探头后端电机系统设计
• 3.2.4 关键部件的计算及校核
• 3.2.4.1 步进电机及推力轴承参数选择
• 3.2.4.2 传动螺纹副耐磨性校核
• 3.2.4.3 传动螺纹牙的强度校核
• 3.2.4.4 连接螺杆强度校核
• 3.3 实验结果分析
• 第4章 多通道地应力数据采集仪的设计
• 4.1 程控恒流源的设计
• 4.1.1 压磁传感器工作原理简介
• 4.1.2 程控恒流源设计思路介绍
• 4.1.3 硬件电路的设计
• 4.1.3.1 正弦波信号发生器
• 4.1.3.2 乘法器电路
• 4.1.3.3 功率放大电路
• 4.1.3.4 传感器相关电路
• 4.1.3.5 程控恒流核心部分电路
• 4.1.4 系统软件的设计
• 4.1.4.1 模数转换的软件设计
• 4.1.4.2 数模转换的软件设计
• 4.1.4.3 总体软件结构的设计
• 4.1.5 恒流源相对误差的计算分析
• 4.1.6 实验结果分析
• 4.2 数据采集模块的设计
• 4.2.1 硬件电路的设计
• 4.2.1.1 采集模块的设计
• 4.2.1.2 显示模块的设计
• 4.2.1.3 储存模块的设计
• 4.2.1.4 传输模块的设计
• 4.2.2 系统软件的设计
• 4.3 电源电路的设计
• 4.4 多通道数据采集仪实物照片
• 第5章 新式围压率定舱的设计
• 5.1 设计原理
• 5.2 围压舱结构介绍
• 5.3 实验结果分析
• 第6章 压磁应力计数据智能分析软件设计
• 6.1 软件框架结构介绍
• 6.1.1 软件功能
• 6.1.2 软件平台
• 6.1.3 软件运行流程
• 6.2 数据采集模块的设计
• 6.2.1 上位机测量结果数据接口
• 6.2.2 上位机率定结果数据接口
• 6.3 其它模块简介
• 6.4 总结
• 第7章 结论
• 7.1 项目收获
• 7.2 仍存在的问题
• 7.3 进一步的改进计划
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 个人简历
• 论文发表及专利
• 数据采集模块代码
• 程控恒流模块代码
• 步进电机驱动代码
• 部分解除数据PC 接口代码
• 部分率定数据PC 接口代码