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1、建材質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計        建材質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)是一個可以通過指定的材料萬能試驗機(jī)進(jìn)行力學(xué)性能指標(biāo)采集處理的系統(tǒng),其主體是聯(lián)機(jī)測試模塊,重點是數(shù)據(jù)采集子模塊和智能檢測子模塊。數(shù)據(jù)采集子模塊包括信號的放大和處理,智能檢測子模塊則負(fù)責(zé)所獲得力學(xué)參數(shù)的檢測。自動監(jiān)測系統(tǒng)總體方案1 系統(tǒng)總體方案的確定    按照自動監(jiān)測系統(tǒng)的性能及設(shè)計要求,系統(tǒng)的方案確定需要從以下幾個方面考慮:  自動采集力和形變試驗數(shù)據(jù);  自動分析處理采集數(shù)據(jù),得出用戶要求的力學(xué)性能指標(biāo);

2、0; 試驗過程中按要求確定數(shù)據(jù)加載速率及各關(guān)鍵技術(shù)的解決方案;  能自動保存試驗數(shù)據(jù),供用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢;  系統(tǒng)性價比高,界面友好,操作方便,便于用戶使用。    要從所設(shè)計的系統(tǒng)中得到合理的結(jié)果,完成自動監(jiān)測的功能,就必須依賴于系統(tǒng)的每一個組成部分,即材料試驗機(jī)、傳感器、信號放大調(diào)理、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)顯示部分.圖1 系統(tǒng)原理框圖2系統(tǒng)的原理框圖    按照上述思路設(shè)計的系統(tǒng)可用圖1所示的框圖加以說明。從以上原理圖可以看出,試驗機(jī)上串接的壓力傳感器輸出的小信號通過屏蔽電纜送入信號放大調(diào)理模塊,完成信號的放大、濾

3、波及極性轉(zhuǎn)換等。放大后的模擬信號經(jīng)數(shù)字化模塊轉(zhuǎn)化為數(shù)字量,傳送給單片機(jī),再經(jīng)過運算及零點補(bǔ)償?shù)忍幚恚谝壕K上顯示出來,同時經(jīng)過串行接口送到上位機(jī)。鍵盤提供人機(jī)交互的手段,但在此次設(shè)計中暫不對其做出分析。數(shù)據(jù)保存模塊具有掉電保護(hù)功能,主要是保存當(dāng)前委托編號,采集數(shù)據(jù)等信息不因斷電而丟失。系統(tǒng)的性能要做到穩(wěn)定、可靠、準(zhǔn)確,且使用簡便,有較高的容錯能力,在功能上要保證有一定的可擴(kuò)展。3 系統(tǒng)的設(shè)計重點  聯(lián)機(jī)測試模塊    聯(lián)機(jī)測試模塊是整個材料試驗機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵,主要包括圖像處理子模塊、數(shù)據(jù)采集子模塊與智能檢測子模塊   數(shù)據(jù)的傳送與通信&#

4、160;   通信程序設(shè)計的重點主要是保證通信的可靠性。由于通信線路長,其必然成為各種尖峰干擾的引入源,再加之共同地線影響MCU、A/D等單元,引起地電位脈動,從而造成數(shù)據(jù)抖動甚至出現(xiàn)粗大誤差。因此,必須對通信接口電路進(jìn)行光電隔離。通信接口芯片的選擇也很重要。上位機(jī)的通信接口程序,可采用串行通信控件等實現(xiàn);計算機(jī)串口1、串口2分別與兩數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)(下位機(jī))相連,采用循環(huán)掃描方式限時與下位機(jī)通信。聯(lián)機(jī)測試模塊的設(shè)計1 圖像處理子模塊    圖像處理模塊主要負(fù)責(zé)試驗曲線的繪制、顯示、保存等操作,系統(tǒng)對于曲線的顯示有以下幾個方面的要求。圖2 高線性

5、度橋路放大器 曲線顯示直觀。依據(jù)試驗機(jī)的最大負(fù)載、油缸活塞最大位移、試樣預(yù)計抗拉強(qiáng)度、最大變形等指標(biāo),基本手動輸入出橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的最大刻度。繪制曲線必須依據(jù)此刻度按照比例進(jìn)行。 曲線顯示的大小要適中。顯示過大,有過分強(qiáng)調(diào)曲線數(shù)據(jù)之嫌,且曲線圖象較大,增加系統(tǒng)后續(xù)處理的負(fù)擔(dān);顯示太小,影響試驗加載過程的直觀表達(dá)。 橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)是需要依據(jù)用戶的要求發(fā)生變化的,不能固定不變。    此模塊的設(shè)計可以采用Visual Basic的 Picture Box控件。2 數(shù)據(jù)采集子模塊    數(shù)據(jù)自動采集的模塊包括信號變送電路、信號采集處理兩部分

6、。    信號處理部分的核心是單片機(jī),全程菜單驅(qū)動,根據(jù)選定的材料類型自動生成檢測的樣品組數(shù)、個數(shù)以及委托編號等。每檢測完一組,自動向上位機(jī)發(fā)送,并送存機(jī)內(nèi)環(huán)行數(shù)據(jù)存儲單元以便備查。圖3 屈服點檢測程序圖 信號變送電路    信號變送電路的核心是具有高精度、高穩(wěn)定度與高線性度的橋路放大器。由于傳感器必須連續(xù)長期穩(wěn)定工作,在傳感器選用上必須保證高精度和穩(wěn)定度,因此選用壓阻式壓力傳感器。傳感器的靈敏度可通過調(diào)節(jié)放大器增益來校正,從而使之在高電平輸出時具有良好的互換性。    為使線性度和靈敏度均較佳,可采用如

7、圖2所示的高線性度橋路放大器。 信號采集處理    信號采集的關(guān)鍵是信號的A/D轉(zhuǎn)換處理。A/D轉(zhuǎn)換模塊的核心是雙積分A/D轉(zhuǎn)換電路ICL7135。ICL7135是一種常用的4位半雙積分型單片集成ADC芯片,其分辨相當(dāng)于14位二進(jìn)制數(shù);轉(zhuǎn)換精度高,轉(zhuǎn)換誤差為±1LSB;能在單極性參考電壓下,對雙極性的輸入模擬電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換;模擬輸入電壓范圍為01.999V。芯片采用了自動校零技術(shù),可保證零點在常溫下的長期穩(wěn)定性;模擬輸入可以是差動信號,輸入阻抗極高。3 智能檢測子模塊    以常見的建材鋼材為例來說明。用作建筑材料的鋼材通常需要具備較高的強(qiáng)度、足夠的變形能力、良好的工藝性能等。因此,只要能自動檢測出最大負(fù)荷,即峰值力,就可以得到屈服點強(qiáng)度。檢測的程序框圖如圖3所示。數(shù)據(jù)的傳送通信模塊的設(shè)計    根據(jù)系統(tǒng)的拓?fù)湫枰梢圆捎肦S-232串行通信方式,也可采用RS-485等現(xiàn)場總線方式。從通信環(huán)境和距離實際出發(fā),采用RS-232比較合適,而且本系統(tǒng)與材料試驗機(jī)相聯(lián)系使用,從系統(tǒng)到上位機(jī)有一定距離,因此

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