一種基于SoPC的低應(yīng)變反射波檢測(cè)系統(tǒng)

　　信息化、自動(dòng)化、智能化、高集成度已經(jīng)成為當(dāng)今工程技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。可編程片上系統(tǒng)（SoPC）技術(shù)將中央處理器、內(nèi)存、I/O接口以及大型可編程數(shù)字邏輯單元融合到單塊FPGA芯片上，使得整個(gè)系統(tǒng)小型化、集成度高、靈活性強(qiáng)、功耗低且成本低廉。

　　基樁的低應(yīng)變完整性測(cè)試因其簡(jiǎn)單易用及較低的成本，被廣泛用于分析和評(píng)價(jià)基樁的工程建造質(zhì)量。大多數(shù)傳統(tǒng)的低應(yīng)變樁身檢測(cè)儀器都采用獨(dú)立的單元：包括信號(hào)調(diào)制單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器、微控制器及其外圍電路和PC104工控機(jī)。因此，其很難在功耗、成本及抗噪性上令人滿意。本文提出了一種基于以Altera NiosⅡ軟核處理器為核心單元的SoPC的智能低應(yīng)變反射波檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)包括信號(hào)采集單元、存儲(chǔ)器模塊、電源模塊、LCD觸摸屏、USB/UART接口及SoPC模塊Altera CycloneⅡ EP2C8。

　　1 低應(yīng)變反射波法簡(jiǎn)介

　　大多數(shù)的基樁缺陷檢測(cè)都是基于音波回音法，低應(yīng)變反射波法也不例外。在該方法中，通過(guò)直徑4~5 cm的小錘敲擊基樁頂部得到震源。再利用基樁上的加速度計(jì)來(lái)捕獲記錄加速度的變化情況，進(jìn)而計(jì)算得到速度時(shí)間曲線[1]。其示意圖如圖1所示。

　　圖1中橫坐標(biāo)為速度，縱坐標(biāo)為時(shí)間。該測(cè)試記錄能反映出震源波在樁內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況。根據(jù)一維波理論，聲波信號(hào)的幅度是一個(gè)與基樁阻抗相關(guān)的函數(shù)。因此，基樁的長(zhǎng)度及缺陷的位置便可由式(1)計(jì)算得到。