虚拟仪器在力矩工具检定装置中的应用

　　引言

　　目前，手工定量控制螺栓拧紧方法是使用扭矩扳手来拧紧，控制螺栓拧紧过程的目的是使螺栓的轴向拉伸力恰到好处，并以此达到螺纹的可靠联接。因此，扭矩的控制在各种机械类、电子类产品的开发研究、测试分析、质量检验、定型鉴定和节能、安全或优化控制等工作中成为必不可少的内容，也使得定期的扭矩测量和检定十分必要。

　　现阶段扭矩专业大都使用传感器式扭矩检定仪，这类仪器可以完成基本的量值传递任务，其自身也具备数据读取、存储、传输的功能。但部分设备是从日、美等国进口，这就亟需开发出一套应用软件，将检定仪与PC对接，使测试数据能够被读取、传输并存储在PC中，在PC中进行分析、处理、统计，进而打印输出。这不仅提高了计量检定工作的效率，保证了检定结果的质量，更是将现有的硬件设备有机结合起来，发掘其潜在能力，使其能充分为我所用。

　　1 扭矩及扭矩扳手

　　作用在物体上偏离旋转中心的地方、使物体产生旋转方向上的变形或可能产生转动的力和长度的复合作用，称之为力矩或扭矩。物体在扭矩作用下转动的中心成为矩心，矩心到力作用线的垂直距离称为力臂，则扭矩M等于力F和力臂L的乘积。使物体顺时针方向转动的扭矩为正，反之为负。如图1，M1=F1L1，M2=F2L2。

　　扭矩扳手按所使用的动力源，一般分为手动、电动、气动和液压四大类：手动基本上指手动扳手;气动是以压缩空气为动力的;电动是指交、直流电都可以作为电源的;液压类的与气动类似，但液压源是由液压油提供。按工作原理分类，扭矩扳手可分为指示式和定值式两大类，指示式可细分为数显式和指针式，定值式可细分为机械定值式(又称预置式)和电子定值式。扭矩扳手按其状态又可分为静态扭矩和动态扭矩两大类：静态扭矩是指不长的时间内扭矩值不随时间变化或随时间变化很小和很缓慢的扭矩，包括静止扭矩、恒定扭矩、缓变扭矩和脉动扭矩;动态扭矩是指扭矩值随时间变化很大和很快、甚至换向的扭矩，包括振动扭矩、随机扭矩和过度扭矩。报响式扳手又称预置式扳手，属于定值式类，这类扳手可分为机械定值式和电子定值式。

　　2 系统构成

　　本系统使用Lab VIEW开发平台编制，采用虚拟仪器方式，将仪器与PC进行连接，实现检定结果等测试数据的记录统计和分析处理能够在计算机中完成。

　　使用Lab VIEW开发平台编制的程序为虚拟仪器程序(virtual instrumention，VI)。VI是基于计算机的仪器，计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。下面的框图2反映了常见的虚拟仪器方案。