基于ARM和光纤传感技术的动态称重系统研究

在利益的驱使下，超限运输在世界各地已成为了普遍现象。这给国家带来了诸多经济和社会问题。实践证明动态称重系统（WIM）能有效地抑制超限运输，但同时也存在部分问题，这些问题的解决有赖于国家相关法规的出台，也有赖于关键测量设备（WIM系统）性能的提高。 由于应变式称重传感器容易受到各种环境干扰，对环境适应性差，课题采用光纤Bragg光栅传感器(FBG)作为称重传感器，它具有很强的抗干扰性，利于提高系统测量精度。使用光纤传感器的关键是波长解调技术，本文在比较了几种常见解调技术的前提下，结合课题的实际情况选用了基于F-P腔可调谐滤波解调方法，文章在分析该解调方法原理的基础上，设计了解调器中的各个硬件电路模块；此外，为了提高数据采集、传输的效率，文章还对数据缓冲电路进行了设计，在电路中引入了换体存储及DMA传输技术。 鉴于动态称重信号为短历程信号并且包含各种各样的噪声，称重算法的研究也是本课题要解决的重要内容。本文在分析了称台振动及已有先验知识的基础上，将小波分析、LM非线性拟合算法及残差分析相结合应用在动态称重系统中，为了验证算法的有效性，利用MATLAB对实测数据进行了仿真分析，结果表明该算法能够提高测量精度。 提高动态称重系统性能指标的另一方面是提高系统运行的软硬件平台。课题采用的核心硬件为Xscale ARM平台，处理器时钟可高达400MHz；软件上采用了多用户、多任务的Linux操作系统平台。文章对操作系统linux2.6进行了合适的配置，成功地将它移植到了课题的ARM平台上，并且在此操作系统上设计了基于MiniGUI的人机交互界面及波长解调和数据缓冲电路的驱动程序。