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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蕭宇廷
研究生(外文):Yu-Ting Hsiao
論文名稱:自動擺盪敲擊回音器於混凝土結構物異常分析之研究
論文名稱(外文):The Research of Automatically Swinging Impact-Echo Instrument in Abnormal Analysis of Concrete Structure
指導教授:周錫強周錫強引用關係
指導教授(外文):Hsi-Chiang Chou
口試委員:許佳興林秉如
口試委員(外文):Jia-Shing HuBing-Ru Lin
口試日期:2012-07-10
學位類別:碩士
校院名稱:東南科技大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:107
中文關鍵詞:敲擊回音器音效卡快速傅立葉
外文關鍵詞:Impact-Echo InstrumentSound CardFast Fourier Transform.
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本論文旨在開發出一具有自動擺盪測試且快速訊號處理之敲擊回音器,並將其應用於混凝土結構物異常分析。藉由擷取定時敲擊後的回音訊號,透過訊號處理將其呈現於電腦上執行分析。本系統分為敲擊器、擺盪電路及訊號處理等三部分。其中擺盪式敲擊回音器設計製作以搖擺式時鐘為構想,應用非破壞性木槌取代傳統式手動鋼槌。可調式擺盪電路則以自行設計的脈寬產生器,產生延遲變化推動木槌敲擊。其次在訊號處理上,使用電腦上內建音效卡轉換敲擊牆面後的反射波聲音,經由第三方音效軟體形成音效檔案,再由MATLAB 軟體對回音波進行快速傅立葉轉換分析頻譜能量大小,判斷其結構物是否異常,以提供實際應用之參考。同時此系統可應用於天然災害預警系統達到遠距監測之目標。
The purpose of this paper develops an automatic swinging percussion Impact-Echo Instrument, and also applies it in the analysis of abnormal concrete structure. This echo signal is obtained by periodic capture, and then transferred to the computer to perform signal processing and analysis. Therefore, this system is divided into three parts, namely, Impact-Echo Instrument, swing circuits, and signal processing, respectively. The swinging clock is refered in the design of swinging percussion. And this application uses a non-destructive mallet to replace the traditional manual steel hammer. Swing circuit is based on self-designed pulse width generator. It also generates time delay change to push the mallet percussion. It uses the Sound Card that is built on the computer convert the reflected wave to form a sound file in the signal processing unit. Then, using the Fast Fourier Transform(FFT) do the analysis of the energy’s spectrum in the MATLAB software, This study also can be applied to natural disaster warning system to achieve the goal of long-distance monitoring.
中文摘要…………………………………………………………………………………i
英文摘要…………………………………………………………………………………ii
誌謝………………………………………………………………………………………iii
目錄………………………………………………………………………………………iv
表目錄……………………………………………………………………………………vi
圖目錄……………………………………………………………………………………vii
符號說明…………………………………………………………………………………x
第一章 緒論……………………………………………………………………………..1
1.1 研究背景…………………………………………………………………………….1
1.2 研究目的…………………………………………………………………………….3
1.3 論文架構及流程說明……………………………………………………………….4
第二章 相關知識背景與研究介紹……………………………………………………..5
2.1 應力波波動行為…………………………………………………………………….5
2.2 敲擊回音法………………………………………………………………………….8
2.3 聲波訊號處理………………………………………………………………………11
2.3.1 傅立葉轉換原理………………………………………………………………….12
2.3.2 快速傅立葉轉換………………………………………………………………….14
2.4相關研究工具之功能介紹與說明………………………………………………….16
2.4.1 MATLAB軟體…………………………………………………………………….17
2.4.2 Protel DXP軟體………………………………………………………………….18
2.4.3 Multisim 軟體……………………………………………………………………19
第三章 硬體與軟體設計實現………………………………………………………….22
3.1 系統架構平台與說明………………………………………………………………22
3.2 可調式自動擺盪電路設計及測試…………………………………………………23
3.2.1 電路設計………………………………………………………………………….23
3.2.2 擺盪式敲擊器設計…………………………………………..…..……………….32
3.2.3 測試情形………………………………………………………………………….36
3.3 回音訊號擷取及處理裝置設計……………………………………………………58
3.3.1回音訊號擷取……………………………………….…………………………….58
3.3.2回音訊號處理…………………………………………………….……………….59
3.4 結構物異常分析軟體開發…………………………………………………………61
3.4.1 程式功能運作流程……………………………………………………………….61
3.4.2 程式撰寫………………………………………………………………………….63
第四章 實體檢測與結果分析………………………………………………………….66
4.1 實體環境建置與實驗步驟說明……………………………………………………66
4.1.1 實體環境建置…………………………………………………………………….66
4.1.2 實驗步驟說明…………………………………………………………………….68
4.2 混凝土結構物測試…………………………………………………………………70
4.2.1測試前置作業……………………………………………………………………..70
4.2.2正常型混凝土結構物(樣本一)測試……………………………………………...72
4.2.3裂縫型混凝土結構物(樣本二)測試……………………………………………...77
4.2.4裂縫型混凝土結構物(樣本三)測試……………………………………………...80
4.3 檢測訊號結果分析………………………………………………………………...83
4.3.1 主要頻率特徵……………………………………………………………………83
4.3.2 訊號強度特徵……………………………………………………………………85
第五章 結論與未來發展………………………………………………………………87
5.1 結論………………………………………………………………………………...87
5.2 未來發展…………………………………………………………………………...88
參考文獻……………………………………………………………………………….89
附錄…………………………………………………………………………………….93
簡歷…………………………………………………………………………………….95
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