基于ARM的礦用錨桿測長系統(tǒng)研究.pdf

1、錨桿是煤礦井下生產(chǎn)使用非常廣泛的材料。礦用錨桿是一種安設(shè)在巖土層中的受力桿件，它的一端與工程建筑物相連，另一端錨固在巖土層中，必要時(shí)對(duì)其施加預(yù)引力，用以有效地承受結(jié)構(gòu)載荷，防止結(jié)構(gòu)變形，從而維護(hù)結(jié)構(gòu)建筑物的穩(wěn)定。錨桿的制作質(zhì)量在很大程度上影響到煤礦安全生產(chǎn)。本課題的研究應(yīng)煤礦生產(chǎn)中錨桿制作質(zhì)量的檢測問題而產(chǎn)生。研究目標(biāo)是設(shè)計(jì)基于ARM微處理器的檢測系統(tǒng)，對(duì)礦用錨桿進(jìn)行長度測定。 本課題根據(jù)超聲波在傳播過程中遇到異質(zhì)界面會(huì)發(fā)生反射

2、的基本原理，設(shè)計(jì)了基于ARM微處理器的礦用錨桿測長系統(tǒng)。 首先，通過超聲波特性、超聲波應(yīng)用方法、超聲波探頭原理，聲場，近場、遠(yuǎn)場、以及近場長度和超聲波探頭中壓電晶片直徑關(guān)系等理論的分析，并通過實(shí)驗(yàn)考證確定了超聲波用于礦用錨桿測長的可行性。 其次，按照超聲波探頭的需要，采用光電隔離器6N137、場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)芯片IR2110和功率開關(guān)IRF740等元件，根據(jù)瞬間高壓電脈沖激勵(lì)超聲波探頭壓電晶片產(chǎn)生超聲波的原理，設(shè)計(jì)了超聲波發(fā)

3、射電路。根據(jù)超聲回波信號(hào)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了由限幅電路、多級(jí)放大電路、濾波電路、過零檢測電路等組成的超聲波接收電路。選用ARM7 LPC2210作為微處理器，完成了相關(guān)基本電路模塊的設(shè)計(jì)。完成了以超聲波激發(fā)程序，中斷計(jì)數(shù)程序?yàn)楹诵牡南到y(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。 再次，采用電源、示波器，螺紋錨桿、5Mo10（頻率為5M，直徑為10 mm）超聲波直探頭、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、ARM7 LPC2210微處理器及相關(guān)電路模塊搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并通過實(shí)