实验机系统数字化技术的研究与应用

　　1、引言

　　近年来，随着检测技术的的发展，检测标准的不断提高，普通表盘读数的液压实验机由于其技术落后已不能满足实际检测需要，通常该类设备存在以下问题：(1)设备的多项技术指标已达不到新标准的技术要求。(2)系统通过表盘转动读取数据，实验数据的精度低、误差大。(3)系统不能对实验数据和曲线进行存储、查询和分析，满足不了数字化检测标准的要求。(4)系统功能差，不能完成特殊性、复杂性实验，不具备恒速试验、负荷保持、位移保持等功能，且不能实现试件位移测量与变形测量。(5)系统无过载实验保护功能，安全性差。

　　因此如何提高普通表盘液压实验机的技术性能，以适应检测技术的发展，满足新标准的技术要求成为急需解决的问题。通过研究，可以利用计算机数字化技术对该类设备进行技术升级改造，以提高设备的技术性能，达到使用要求。

　　2、技术升级改造方案

　　2.1 技术要求

　　为满足检测需要，技术升级后的设备应实现以下技术要求：

　　(1)改进和提高系统的技术性能和各项技术指标，提高实验精度。

　　(2)实现实验数据的信息化管理功能。

　　(3)提高设备的实验能力，扩充实验参数。

　　(4)完成特殊性、复杂性实验。

　　(5)提高系统的安全使用性。

　　(6)提高检测工作效率，降低工作强度。

　　2.2 工作原理

　　在保留原实验机系统的主机、油源及控制部分的基础上，在油压管路上加装高精度的油压传感器，增加计算机系统，用于安装PCI测控卡和测控软件、接口软件、管理信息系统等应用软件。系统通过程控模拟放大器、A/D转换和数字量采集通道，由油压传感器实时采集实验机油路的压强信号，当油路产生压力值时，传感器会将采集到的压强信息传输给“全数字PCI试验机专用测控卡”，测控卡记录压强信息，并根据公式计算试验压力值：

　　P：压强

　　F：试验压力值

　　S：受力面积

　　该技术的特点是在油压管路上加装高精度油液传感器，对实验机的油路压强信号进行实时采集，减少了力的传递环节，提高了实验数据的精度。

　　2.3 关键技术

　　2.3.1油压传感器数据采集技术

　　本系统采用的油压传感器测量范围为0～50M P，精度为±0.1%，其工作原理是当实验机油路产生压力时，实时采集压强信号，以每秒75次的频率向“全数字PCI试验机专用测控卡”传输压强信号。

　　2.3.2全数字PCI实验机专用测控技术

　　该技术是以计算机系统PCI总线为硬件平台，采用大规模数字化集成电路，集实验机所需的力测量通道、变形测量通道、位移测量通道等各功能于一体，与软件系统一起构成了数据处理系统，形成了基于PC机的实验机专用控制系统，该技术有效的提高了实验数据的精度。