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斜拉桥索力监测是施工监控及健康监测中必不可少的环节。采用无线传感技术进行斜拉桥索力监测可以大大降低索力监测成本和提高监测效率。近年来传感技术、无线通讯技术以及集成微电子机械系统(MEMS)等技术的快速发展,促进了无线传感技术的应用和推广。目前基于无线传感技术的索力监测系统还不成熟,研究开发适用于斜拉桥结构索力监测的无线传感器具有重要的科学意义和应用价值。本文的主要工作包括:(1)阐述了斜拉桥索力监测的研究现状与发展。鉴于索力有线监测设备的局限性,进一步阐述了无线传感器和Zigbee无线通信协议的特点与应用。(2)阐述了索力监测的理论基础,包括信号处理理论、频域分析理论和基于频率法的索力测试原理;重点研究了拉索各阶固有频率的智能识别算法。(3)索力监测无线传感器硬件设计与集成。根据硬件设计小型化、低功耗、低成本、高可靠性的原则,对相关电子元件进行比较和选型。采用模块化设计方法,对无线传感器传感模块、微处理单元模块、无线通信模块和能量供应模块进行硬件设计和调试。(4)索力监测无线传感器软件设计与实现。根据索力监测的功能需求及软件设计原则,对索力监测的前处理模块、信号处理模块、索力计算分析模块和后处理模块进行软件设计与实现,并详细介绍了软件工作流程与相应的操作界面。(5)索力监测无线传感器的实验室验证。在对实际斜拉桥结构进行索力测试之前,在实验室进行了初步验证。通过简易悬臂梁模型频率测试实验,对无线传感器的灵敏度、精度、抗噪能力等性能进行了检验。基于本文的探索研究,可研发基于Zigbee无线通信协议的索力监测无线传感器,实现振动数据无线采集、拉索各阶固有频率智能识别以及频率索力精确转化的完整功能。该无线传感器可降低索力监测成本,提高索力监测效率,为将来通过现代通信技术构建无线化、实时化的结构健康监测系统奠定重要基础,为结构健康监测的其他子系统提供了借鉴。