面向对象的液压试验机可视化自动测试系统

　　我国绝大多数工厂和高校金属材料实验室使用的液压试验机,均是60、70年代生产的。这些试验机用一机械式测力仪测量试件受力数据,以一刻度尺 目测材料变形,测量误差大,测试手段十分落后。同时,试验机无速率显示,不能记录和保存试验数据,也不能实时、动态地以图形曲线方式逼真地表示试验过程。 而这些试验机的机械性能还能满足试验要求。

　　针对液压试验机的这种状况,根据国标GB228-87《金属拉伸试验方法》的要求,笔者研制了一种适合国产液压试验机改装用的可视化自动测试系 统,采用感应同步器和压力传感器采集试件材料在试验过程中的变形和受力信息,经过信号放大电路、A/D转换器和I/O接口电路后,输入计算机进行数据换 算、分析,计算出试件在各个不同时间所受的力、变形以及相应的应力和应变,并保存在相应的试验数据文件中,便于以后进行试验演示时反复使用;同时在计算机 显示器上实时、动态地描绘出试件在各个不同时间所受的力-变形曲线以及相应的应力-应变曲线、应力-速率曲线和应变-速率曲线。

　　下面将该系统的技术指标、系统结构、工作原理及软、硬件特点等作一简单介绍。

　　1　可视化自动测试系统方案

　　1.1　系统技术指标

　　本系统是为使采用机械式测力仪测量试件受力数据、以刻度尺目测材料变形的液压试验机符合国标GB228-87《金属拉伸试验方法》的要求而改装用的自动测试装置,同时也可作为新型液压试验机的自动测试系统。

　　它的主要技术指标有:

　　·实时采集试件受力和变形信息;

　　·实时、动态显示试件所受力和变形,并保存试验过程中试件受力和变形之间对应的数据及记录打印最大力和变形;

　　·实时、动态显示应力速率和应变速率,并记录打印最大应力速率和应变速率;

　　·试验结束后还可在计算机上重复仿真演示试验全过程;

　　·压力传感器精度0.1%,位移传感器精度0.2%。

　　1.2　系统结构及工作原理

　　材料液压试验机可视化自动测试系统结构框图如图1所示。

　　测试系统以微型计算机为核心,处理经压力传感器和位移传感器采集的压力和变形数据。具体处理过程是:材料液压试验机一开始工作,就由压力传感器 采集作用在试件上的力,由位移传感器采集试件发生的变形;所采集到的两路信号经过检测放大电路进行处理,再由A/D转换器转换为计算机能识别的数字信号; 每隔一定时间(如500ms),CPU发出读取数据指令,通过接口电路从相应口地址上分别读取压力数据和变形数据。这些送入微机的数据经换算、计算和分析 后,其结果在显示器上分别以力-变形曲线、应力-应变曲线、应力-速率曲线和应变-速率曲线以及相关数据显示出来,以达到准确、实时、动态和可视化的测试 效果。