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1、沈阳航空工业学院学报第卷第期年月拉力试验机数据采集与处理系统丁一军夏秀峰富钢刘欣计算机科学系,,摘要本文提出了如何解决机械式拉力试验机存在的问题的方法介绍了单片机数据采集处理系统的软硬件,对一些关键问题给出了比较详细的介绍,关键词数据采集数据处理问题的提出与处理方案机械式拉力试验机存在的问题,力一变形一△和应力一应变。一。力学试验现在大部分采用机械式拉力试验机。该试验机有
2、用于固定试件的夹具,夹具分两部分,上半部分可夹试件的一端且这部,,分固定在试验机上下半部分夹试件的另一端可由直流电机拖动上下移动试验中采用,。、,拉试件给试件加压力或拉力作力学试验需检测试件受力大小受力变形的位移值该,。试验机采用的是机械式的测力和测位移方法所得原始数据需手工记录因该类试验机无,,,数据处理能力所得的原始数据也得手工计算来解出试验所要求的工程数据即费时所求得的工程数据又不可靠。为了解决上述问题,我们采用单片机系统在原试验机的基础,、。上研制出了数据自动采集处理系统拉力试验所涉及的内容,,,,拉力试验根据所得的原始数据需绘
3、制出两条曲线一条是一△曲线表示拉,,,。力单位为△是试件被拉伸的位移单位为曲线如图所示“一二一侧图,,虽然试件不同拉力试验所绘制的一△曲线略有不同但都符合图的规律低碳收有日期一一钢试件。标为这段曲线称为弹性段标为这段曲线称为流动段标为这段曲线这段曲线称为颈缩段。段出现颈缩现象,称为强化段标为在也就是在试件中间某,,。个地方已被拉细区别于其他处再持续加拉力试件在颈缩处被拉断。,。,。,。,,。另一条是曲线表示应力一是原始横截面积单位表示应一,。
4、。,。,。,变△是试件的原始长度△是变形后的长度增量在实际绘制曲线中这、,、。两条曲线在记录仪绘制的情况一样只不过的单位不同而已试验所需求解的工程数据如下,流动点的应力量氏一只,,。式中,是流动段中除第一个波谷之外的其余波谷最小者对应的拉力值。最大应力值几凡,。式中凡是最大的拉力值。。,,。。伸长率一一弘,,,。。式中是变形后试件的长度是原始长度。。伸缩率空一一又铸,。式中是变形后试件的横截面积系统的处理方案系统设计采用如下的总体构思,。一,采
5、集数据的传感器对力的检测采用吨的拉压式压力传感器它的精度,。,为万分之五灵敏度为对变形位移的检测采用。一的增量式位移传感,,器它的精度为千分之三灵敏度为。,。测量的精度检测的两路信号用多路开关切换共用放大电路和转换器,。,转换器采用接为双极性由于力的测量范围为一。。。这么大的范围达到,。较高的精度存在问题我们采用的是分段处理的方法力的测量精度绝对精度士,,系统是这样处理的将。一。。对应转换器的满量程是双极性实际仅对用了,、
6、。半量程再考虑放大电路传感器的误差和非线性下面的处理也是同样的一绝对精度士绝对精度士位移的测量精度一、绝对梢度士口飞,一△和曲线的绘制曲线的绘制采用的一记录仪一,。,。。方向对应△输入信号方向对应的输入信号系统中采用位的转换器,通过两个采样保持器切换产生两路的控制信号,方向的分辨率为。,方向的分辨率为系统的硬件设计信号的放大电路一一,,,力
7、和位移两路信号共用放大电路转换器通过模拟开关切换故放大电路必须,。是可变增益的如图所示「一一一一一丁一一门位移丁⋯·自·一图,,。部分是典型的测量放大器它的共模抑制比较高可有效地抑制共模干扰信号各电阻取值如下,,。一一该部分的增益为,,。,,部分是二阶有源低通滤波器设计它的目的是为和数字滤波器相配合滤掉干扰信号。它可看做是数字滤波的前置滤波器,众所周知,信号的频带越
8、宽,数字滤波器的采样,,,频率就应越高但完成数字滤波必须进行浮点运算这需要一定的时间故采样频率又不能太高。,,,,,。,电
