基于usb总线的万能试验机测控系统研制

《基于usb总线的万能试验机测控系统研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、浙江大学硕士论文第一章绪论速发展，试验机测控系统开始向总线化、集成化方向发展，并逐步提高计算机在系统中的控制比重H1；在伺服协调控制技术方面有所突破，国内成功开发出了第一台“电液伺服双轴四缸试验机”，其中心定位精度小于O．03咖。主机伺服油缸在静压支撑的基础上，又开发出动压支撑油缸，极人地提高了试验机的测试精度。1．2国内外试验机控制系统研究现状试验机在我国经历半个世纪的发展，已从机械式发展成电液伺服式，控制方式也从手动控制发展成自动控制和智能控制，真正实现了机电一体化，使试验机的功能更强、自动化程度更高、操作更方便、

2、性能更可靠。电液伺服万能试验机主要包括机械部分、测控系统、软件部分以及试验机配套器件。其中测控系统是试验机的核心部分，决定了试验机的精度和应用范围哺1。目前国内试验机测控一体化系统主要有传感器技术、微机自动控制技术、单片机技术和ST9工业控制总线技术，系统在满足有关试验功能和精度要求的基础上，增加系统集成度，减少传递环节，提高自动化程度。能在Windows平台下实现试验数据和试验曲线的自动采集、屏幕显示，自动处理和磁盘存贮及数据库管理等功能，提高了系统的实时性Ⅲ。有些系统还具备网络接口，可以实现实验数据共享。同国外相比

3、，国内试验机的测控技术一直都处于非常落后的状态。目前我国大部分试验机关键技术和部件都是从国外引进的。如力传感器、应变引伸计、控制器和伺服阀等。尤其是试验机测量控制系统的核心技术，仍然被发达国家所掌握，制约着我国试验机的制造和发展¨1。虽然国内在常规电液伺服标准材料试验机技术方面，有了一定的发展和研究成果，但在电液伺服高端产品及应用技术方面，国内与国外试验机同行相比，特别是与美国MTS公司及英国的Instron等这样的大牌公司相比，差距还是很大的。以MTS公司产品与国内的长春试验机研究所产品作一个对比【盯，二十世纪90年

4、代中期MTS公司就推出了TeststarlI全数字控制器，并且陆续将SE和多通道GT等数字控制器推向市场。这些控制系统功能齐全、资源配置灵活、组合方便、适应面广，性能指标都非常高。与国内动态伺服控制器的对比如表卜1所示。表1-1国内外试验机控制器性能比较2浙江大学硕士论文第一章绪论显然美国MTS公司的TeststarII全数字控制器，运算频率可以达至U5000次／秒，控制特性在传统的PID控制基础上，还具有前馈控制、频率反向补偿控制、幅度控制和压差等辅助控制特性。因此数字控制器由于其丰富的运算功能，其控制非常灵活，是模

5、拟控制系统已经无法比拟的。除此之外，试验机配套器件也是我国试验机行业技术水平最薄弱的一环。如试样变形测量系统，国产的引伸计计量技术特性基本满足使用要求，但夹紧方式比较落后，手动夹持操作也十分不便∞1。而国外使用全自动引伸计，减小人为误差，测量结果准确可靠。还有试样夹头、高温炉、环境箱。因此，提高试验机的使用性能和测试精度，对我国计量行业的发展有十分重要的意义。1．3课题研究的背景、内容及意义材料受载后表现出弹性、塑性、断裂三个变形过程，并且在各个过程已有相关技术标准(规范)规定出相关性能的技术指标，这些性能指标的具体测

6、定必须在试验机上来完成。试验机的功能和计量特性指标是否满足预期使用要求，是材料机械性能试验的关键。因此要求国家基准实验室，各省、市级计量标准实验室，各类企业的质量控制部门和传感器的生产检测单位等必须配备材料试验机。比如目前国内高层建筑、桥梁、涵洞、核电站等大型现代化建筑结构中广泛使用的钢绞线，其预应力施工都是使用生产厂家或检测单位提供的数据来进行理论计算，并以此作为控制张拉的一种手段，因此生产厂家或检测单位如何准确有效地测定钢绞线的力学性能参数有着重要的实际意义。2002、2003年我国对金属材料拉伸试验方法、预应力混

7、凝土用纲绞线国家标准进行了重新修订，颁布了《金属材料室温拉伸试验方法》GB／T228-2002与《预应力混凝土用纲绞线》GB／T5224—2003等。上述规范标准都规定钢绞线等材料的力学性能参数应测整根钢绞线的弹性模量、屈服载荷、最大载荷、强度级别和最大外力下的总伸长率等参数饽1。传统的材料力学性能参数采用观察指针法和图解法测屈服载荷，用引伸计、百分表和安装在试验机上的位移计来测量弹性模量和伸长率，在试样屈服前利用引伸计采样，屈服之后利用位移计记录，此法不能自动绘制完整的变形曲线，需要人工进行数据处理，因此测量误差大，

8、求解结果不准确，而且测量不方便n训。近几年发展电子式试验机，以计算机和单片机为控制核心的控制模式，提高了试验效率和测量精度，但成本高，通用性差，一整套控制系统只能用于一台试验u¨。本文研制一种儿一2008便携式高精度USB计量数据采集系统，该系统将信号发生、信号采集与处理有机地集成为一体，并通过USB总线接口进行通讯。相比于传统的