一种基于PC机的新型万能材料测试仪的研制

    1　引　言

    万能材料测试仪是用于对各种金属、非金属材料试件性能进行测试的设备。目前国内生产企业使用的万能材料试验机大都通过人工读取万能材料试验机指针上的数据和人工处理试验数据,笔式记录仪绘制曲线的方法进行试验。此种方法精度差,速度慢,已不能满足生产厂家日益繁多的测量工作需要和大专院校教学、科研日益提高的要求。而国外许多国家和台湾地区的微电脑材料试验机价格昂贵,因此研制一种具有微机自动数据采集、数据测试和分析、结果输出显示等功能的材料试验机是相当有必要和具有广泛应用前景的[1]。

    2　系统组成与实现

    2·1　系统硬件组成

    该材料试验机数据采集和控制系统主要由普通PC机、中泰公司的数据采集卡、压力、位移传感器等组成。压力传感器用来测量加载的大小,位移传感器为一编码器,与测量的丝杆连接,可以测量丝杆的位移。采集的信号经过自行设计的I/O电路板预处理后由中泰公司的采集卡接收,接收的信号由测试软件处理,实时显示在PC机上。通过测试界面可以发出控制信号经过采集卡和I/O电路板对执行电机进行控制,从而控制整个测量的启停以及调整测量工作台的初始位置。系统组成框图如图1所示。

    其中自行设计的I/O电路板是通过37芯电缆与采集卡连接,主要电路如下图所示。传感器的信号从左端接入后,经电容滤波输入第一级差动放大电路,再由第二级放大电路放大进入PCI采集卡,二级信号放大倍率为:(1+2R2/RW)R7/R3[2]。如图2所示。

    2·2　系统的软件设计

    2·2·1　软件开发平台LabVIEW

    该材料测试仪采用美国NI公司的LabVIEW虚拟仪器开发平台开发了测试软件。自1986年LabVIEW诞生至今,经过十多年的发展,LabVIEW的功能日渐丰富和强大,可以广泛应用于自动测量系统、工业过程自动化、实时监控、实验室系统仿真等各个领域[3]。

    2·2·2　LabVIEW对PCI8KP·dll的调用[4]

    PCI8KP·dll是中泰数据采集卡配置的动态链接库,它所封装的函数可以被其他的应用程序在运行时直接调用。为了使对采集卡的操作简单化,动态链接库PCI8KP·dll中所有的函数的参数均通过一个结构体(ZT PCIBOARD)来传递。现将该结构体及PCI8000的有关函数说明如下:

    LabVIEW中动态链接库的调用是通过CLF(CallLibraryFunction)节点实现的,CLF节点位于LabVIEW功能模板中的Advanced子模板中,单击Advanced子模板中CLF节点的图标,将CLF节点放至LabVIEW框图程序中。然后根据中泰PCI-8310配置的动态链接库DLL文件对CLF节点进行配置,配置完后即可实现LabVIEW对中泰数据采集卡的操作。下图所示为在LabVIEW中的采集子程序,一共放置了四个CLF节点,分别为打开设备、初始化、采集和关闭设备。其中第四路信号为采集数据,在这里将其显示于Waveform Chart上。