基于線陣CCD的壩體變形監(jiān)測儀的研究及設計.pdf

1、壩體變形監(jiān)測是大壩安全監(jiān)測的重要內容，其目的是通過提供壩體的實時變形情況，使人們及時發(fā)現(xiàn)大壩隱藏的安全隱患并采取相應措施，降低潰壩風險。隨著計算機技術和電子技術的發(fā)展，人們對壩體變形監(jiān)測提出了新的要求，提高變形監(jiān)測的精度和穩(wěn)定性的基礎上實現(xiàn)網(wǎng)絡化、智能化是壩體變形監(jiān)測儀設計的發(fā)展方向。
　　本文結合光學技術、信號處理技術和數(shù)字圖像技術研究和設計了一款高精度的壩體變形監(jiān)測儀。在詳細介紹線陣CCD的工作原理及應用CCD測量壩體變形原理

2、的基礎上提出了一種基于雙溝道線陣CCD芯片TCD1703C對壩體變形進行非接觸式監(jiān)測的設計方案，該方案采用STM32F103為主控制器，并利用其豐富的外設資源和強大的片內運算能力進行數(shù)據(jù)的采集及處理；在分析各種邊緣檢測算法基礎上提出了一種針對一維圖像的邊緣檢測方法—梯度平方加權質心法，該方法去噪能力強，程序實現(xiàn)簡單，適用于下位機的亞像素邊緣檢測，采用硬件降噪和軟件濾波相結合的方法提高儀器穩(wěn)定性，能實現(xiàn)儀器的高精度監(jiān)測。
　　硬件方

3、面主要介紹五個模塊：以紅光LED作為發(fā)光源的光源模塊；利用CPLD輸出線陣CCD驅動信號和同步采樣時鐘的驅動模塊；線陣CCD模擬輸出信號經過預處理電路后進入高速A/D進行模數(shù)轉換的轉換模塊；將轉換得到的數(shù)字信號送入以 STM32F103為主控制器的處理系統(tǒng)中進行運算處理的主控模塊；實現(xiàn)遠程控制的通信模塊和供電方案設計模塊。軟件方面設計了CCD驅動、信號采集控制程序、信號噪聲處理程序、邊緣檢測程序和變形監(jiān)測儀的功能程序，實現(xiàn)了壩體的變形測