材料试验机测控系统关键技术的研究与实现

　　0引言

　　当前随着各行各业对新材料的应用需求越来越广泛，解决材料的力学性能测定成为急需解决的问题。材料试验机[1]是一种标准测试设备，它具有强实时性、可扩展性、执行机构精确的运动控制和力控制、可靠的程控自动测试、多任务处理等性能要求。测控系统既要进行数据采集和处理，还要实现对执行机构的闭环控制。本文结合某型号基于PC的电子式万能材料试验机测控系统的开发和设计，论述测控系统的几个关键技术难点及其解决途径.

　　1材料试验机测控系统的组成和工作原理

　　试验机由硬件和软件两个部分组成。硬件有机械本体、PC机、电机及其驱动器、测控卡，其它附件有力传感器、变形传感器(引伸计或编码器)、打印机等。力传感器固定在机械本体的夹头上，引伸计直接卡在试样上，编码器常常和滚轴丝杆连接在一起。当给试样加载时，力传感器和引伸计分别把力和变形转化为电压信号，输人到力、变形电压信号放大器中，放大器输出经过信号调理、模数转换后，通过测控卡送人计算机，再经过比例换算等处理得到力和变形量值，同时绘出力一变形等特征曲线。测控卡输出控制信号给驱动器，控制电机运行，从而驱动执行机构运动。材料试验机系统组成如图1所示。

　　2材料试验机测控系统软件的体系结构和功能

　　测控系统软件是在VisualC十+6.0环境下开发的，采用模块化的设计思路和面向对象[2]的设计方法。系统包括多个模块，如图2所示，每个模块都有相应的功能实现要求，通过　　动态链接库(DLL)将它们整合在一起构成一个完善的测控系统软件平台。测控系统软件要实现的主要功能如下:

        (l)完成实时控制任务，响应用户界面操作;

　　(2)系统运行状态实时监测、提示和报警，在紧急情况下能够自动停机;

　　(3)试验数据的保存、处理、指标计算、数据回放;

　　(4)试验过程中能够随时对试验参数重新设置，以符合国家标准规定的材料试验规程;

　　(5)方便进行系统调整、标定和传感器的更换，适应不同材料的试验需要;

　　(6)用户自定义报表输出和数据库管理;

　　(7)实时的数据显示和曲线动态绘制;

　　(8)程控自动测试和系统自动诊断功能。

　　模块化的设计思路和面向对象的设计方法的优点表现在以下几个方面:

　　(l)易于明确每个模块的功能要求，可以分别进行需求分析和设计开发，也便于系统扩展;

　　(2)方便系统升级。每个模块都是用DLL和Activex控件实现，升级程序在很大程度上只需要对特定模块进行升级，有利于系统维护和管理;