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锚杆广泛应用在各种大型的岩土工程中,对锚杆锚固质量的检测显得尤为重要。在锚杆无损检测中,由于恶劣的检测环境、传感器的数据漂移以及检测仪器自身所带来的干扰,导致应力波反射法采集到的数据常常淹没在强噪声下,给损伤识别带来了极大的困难。在强噪声背景下检测锚杆微弱信号一直是锚杆无损检测领域备受关注的热点问题。随机共振与以往的去噪方法不同,随机共振利用噪声能量来增强微弱的有用信号,使淹没在强噪声中的微弱信号达到共振,极大地提高了有用信号。本文研究的具体内容如下:(1)经典的随机共振只适合于小参数信号(信号频率、信号幅值、噪声强度均远小于1)的检测,而应力波反射法采集到的锚杆信号属于衰减振荡的暂态信号,具有非周期性、大参数等特点,非周期变尺度随机共振可以检测到非周期、大参数信号,因此采用非周期变尺度随机共振方法处理锚杆信号。针对非周期随机共振,综合峭度指标与互相关系数指标的各自优点,采用加权峭度作为其度量指标。变尺度随机共振法对幅值进行归一化、对频率进行线性压缩,使锚杆信号满足经典随机共振的要求。通过处理非周期大参数的仿真信号,验证了非周期变尺度随机共振的有效性。(2)随机共振的参数对于共振效果影响很大,特别是参数之间的相互作用直接制约着共振效果。本文利用结构简单、控制参数少的布谷鸟搜索算法对随机共振参数进行优化。布谷鸟搜索算法是模拟布谷鸟的特殊的繁殖方式-巢寄生和莱维飞行特点的一种新型智能算法,本文以加权峭度作为度量指标,优化参数为随机共振的系统参数a、b,通过选出最优的参数a、b,使随机共振效果达到最佳。最后,通过模拟锚杆振动信号的仿真信号验证了布谷鸟算法的优越性。(3)基于随机共振算法在硬件实现方面具有重要的工程应用价值,本文设计了嵌入式随机共振锚杆无损检测仪。主要完成了以下工作:首先,硬件核心采用"DSP+ARM"的双CPU结构,DSP主要进行随机共振运算和FFT运算,ARM主要进行数据读取、传输与显示。既可以发挥DSP强大的数字信号处理能力,又可以发挥ARM强大的控制能力。其次,对于ARM与DSP通讯,设计了一种基于SPI的通信协议以解决ARM与DSP之间大量数据传输问题。给出了SPI接口设计,定义了数据包格式和驱动设计方案,实现了数据高效传输。最后,在软件方面,ARM实现数据传输和数据显示等功能,DSP主要完成ADC采样编程、随机共振和FFT运算编程。结合应用实例,验证了基于嵌入式随机共振锚杆无损检测仪在检测锚杆微弱信号方面的有效性。