【摘 要】
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随着我国交通运输业快速发展,时常发生因车辆超载造成的桥梁坍塌事故。现阶段,大多数载重检测系统以静态检测为主,存在着诸多缺陷。因此,本文以简支桥梁载重检测为背景,设计了一套基于姿态传感器的简支桥梁载重检测系统。该系统使用MEMS（Micro Electro Mechanical System）惯性器件设计的姿态传感器阵列作为系统的采集模块,通过改进检测算法提高动态载重检测系统的速度和精度,以实现简支
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随着我国交通运输业快速发展,时常发生因车辆超载造成的桥梁坍塌事故。现阶段,大多数载重检测系统以静态检测为主,存在着诸多缺陷。因此,本文以简支桥梁载重检测为背景,设计了一套基于姿态传感器的简支桥梁载重检测系统。该系统使用MEMS（Micro Electro Mechanical System）惯性器件设计的姿态传感器阵列作为系统的采集模块,通过改进检测算法提高动态载重检测系统的速度和精度,以实现简支桥梁载重检测。本文的主要工作如下:1.目前因简支桥梁载重检测试验平台较少,本文提出了基于姿态传感器的简支桥梁载重检测系统总体方案设计。以简支桥梁为对象,参考崇明启东段桥梁在实验室内进行了缩放模型的搭建,为系统验证提供实验基础。并利用ADAMS软件建立载重检测过程仿真模型获取动态车载振动信息,并为后续载重识别算法提供数据基础。2.针对当前载重检测系统常规算法难以实现问题和BP神经网络容易陷入局部最优的缺点。本文提出了一种基于蝙蝠算法（Bat Algorithm,BA）改良BP神经网络的检测算法。该算法利用BP神经网络进行算法建模,并引入蝙蝠算法对网络模型进行不断优化。通过仿真实验分析对比,改进后的BA-BP神经网络在测量精度、测量速度上得到了提升。并根据移动荷载识别理论和MEMS传感器惯性器件特性,通过模拟分析确定了传感器阵列的优化布置方案,实现了对信号的最优检测。3.为进行载重检测系统实验验证,本文设计了基于姿态传感器简支桥梁载重检测系统的硬件和软件。针对姿态传感器在生产、安装等环节引起的机械误差以及受外界环境影响引起的电磁干扰问题,进行了电路保护和抗干扰设计,完成了对应的调试和测试工作。软件设计采用模块化结构化的思想,对系统进行上下位机的程序设计。同时针对系统上下位机数据传输问题,提出了自定义通信协议,保证了数据采集的实时性与同时性,提高了检测的速度。在完成硬件电路设计和软件程序设计的基础上,进行系统综合调试与实验验证,实现了载重检测系统的功能。实验表明本文设计的载重检测系统相较于传统载重检测装置在检测精度上有了较大提升,同时还具有抗干扰能力强、测量精准、检测速度快的优势。
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