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0  引言

    在機械,化工,冶金,建筑,航天等許多現(xiàn)代生產(chǎn)中,常常需要對金屬材料的機械性能如бb,бs,б0.2,,Ψ,Ε等參數(shù)進行檢測.其中對金屬材料進行是非常重要的一項檢測內(nèi)容,為了更好地保證材料拉伸性能測試結(jié)果的準確性和可靠性,是生產(chǎn)實驗更安全,同時又zui省材料,我們需要對其測試工具引伸計進行定期的標定.以前大多數(shù)采用手工的標定方法,操作繁瑣,計算量大,檢驗精度也低,已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的要求;因此我們借助于現(xiàn)代化技術(shù)——計算機技術(shù),設(shè)計了這套完整實用的引伸計微機自動標定系統(tǒng)的應(yīng)用軟件.這套軟件能使引伸計出現(xiàn)過去無法滿足的新功能.

1 測試系統(tǒng)硬件組成和工作原理

1.1 硬件配置

 ⑴ 引伸計本系統(tǒng)研究的是電阻應(yīng)變片式位移傳感器,標距e=15～100mm,量程:S=5～25mm,精度等級A～E級;
 ⑵ 高精度雙通道數(shù)顯放大器 *放大倍數(shù)為200,400,800,1600倍分檔,中間連續(xù)可調(diào); *雙只4位半數(shù)碼顯示,內(nèi)部基準標定電源,提供 +5,+10V傳感器橋路電源,輸出+10模擬電壓,可配接各種信號傳感器.
 ⑶ 高精度,高分辨A/D轉(zhuǎn)換器 *分辨率為12位,精度等級0.05%FS; *采樣速率20K次/秒,輸入電壓5.000V.
 ⑷ PC計算機.

1.2 工作原理

    在測試時,將被標定的引伸計夾持在標距儀上,旋動標距儀上的標定測微計,逐級對引伸計施加位移量,通過引伸計內(nèi)部的電阻應(yīng)變片感受引伸計的長度變化信號并轉(zhuǎn)換成電阻信號,傳送到高精度放大器中,經(jīng)其內(nèi)部的精密電橋和線性放大電路預處理輸出0～10V模擬電壓信號,再由高精度,高分率的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號,傳輸給計算機進行采集記錄,計算處理和打印輸出. 硬件系統(tǒng)工作流程框圖如圖1所示.

 
圖1 硬件系統(tǒng)框圖

 
2 引伸計的標定過程

    在靜態(tài)標定條件下,將引伸計全量程的位移伸長量分成10級,逐級對引伸計施加位移量,用計算機采集記錄相應(yīng)的電壓信號變化和伸長值變化,直到滿量程位置,然后退回零點;按上述過程再測量和記錄兩組數(shù)據(jù),共得三組標定數(shù)據(jù);zui后用計算機對這三組數(shù)據(jù)進行分析計算,誤差處理等,以得出引伸計的基本標定參數(shù),如放大倍數(shù),標定系數(shù),zui大誤差等,判別出引伸計的等級級別,繪制出標定曲線.

 
3 軟件設(shè)計

 
    基于2中的標定系統(tǒng)要求,我們采用C++ Builder 5.0軟件開發(fā)工具進行界面設(shè)計和程序編輯;同時為了編程設(shè)計的方便快捷,程序邏輯清晰明確,我構(gòu)想出了一種自頂向下的層次結(jié)構(gòu)設(shè)計方法.

 
3.1 C++ Builder 5.0

 
    C++ Builder 5.0是一種面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)工具,它能集程序的代碼,編輯,編譯,調(diào)試等為一體,它不但為程序編輯人員提供一個功能齊全的程序編輯器,還可提供眾多的可視化的控制元件,例如,功能按扭,菜單,工具條,狀態(tài)條,系統(tǒng)時鐘等等.通過將這些控制元件和程序編制相結(jié)合,我們可以創(chuàng)建出優(yōu)美可觀的軟件界面和實用有效的應(yīng)用軟件.

3.2自頂向下的層次結(jié)構(gòu)

 
    設(shè)計方法構(gòu)想自頂向下就是按照試驗的操作次序一步步設(shè)計應(yīng)用軟件.層次結(jié)構(gòu)就是把一個大程序先分成多層,然后按照一定的邏輯結(jié)構(gòu)組合起來.自頂向下的層次結(jié)構(gòu)設(shè)計方法就是把一個大程序從上到下逐層分解成多個大小不等的功能模塊,以便將原來復雜的試驗系統(tǒng)分解成多個彼此既獨立又的小模塊,然后再將這些小模塊按照特定的邏輯結(jié)構(gòu)或內(nèi)部關(guān)系層層向上組合起來,實現(xiàn)原來大程序的功能,這種設(shè)計方法的關(guān)鍵在于小模塊間的既分解又.用這種設(shè)計方法可以使整個程序的層次關(guān)系相當明確,試驗系統(tǒng)的操作控制流程一目了然.

3.3 設(shè)計過程

 
    在本系統(tǒng)的具體設(shè)計過程中我將引伸計微機自動標定系統(tǒng)的軟件分成多個大窗口,再將各個大窗口間通過窗口間通訊,數(shù)據(jù)傳遞,處理過程等了起來.整個軟件系統(tǒng)設(shè)計大致包括以下六個部分:窗口界面設(shè)計,窗口間通訊,數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)處理,曲線繪制,以及測試結(jié)果的顯示儲存和打印輸出.

 
⑴ 窗口界面設(shè)計:主要完成下面六個內(nèi)容設(shè)計.

①主窗口,主要包括菜單欄,工具欄,狀態(tài)欄,課題展示等內(nèi)容.

②數(shù)據(jù)輸入窗口,主要包括試驗人員,試驗時間,引伸記號,標距,量程,零點采集等.

③數(shù)據(jù)采集窗口,主要提供各組電壓信號記錄框,平均值,誤差值以及標定參數(shù)的信號記錄框.

④標定曲線窗口,負責繪制和顯示線性回歸標定線,并可對曲線的比例和圖形中各部分顏色調(diào)整.

⑤測試報告窗口,將前面各窗口的主要內(nèi)容收集起來,集中顯示輸出,為打印輸出服務(wù).

⑥其他版本介紹,軟件幫助等功能.

⑵窗口間通訊:負責控制窗口間的轉(zhuǎn)換和.

⑶數(shù)據(jù)采集:負責接收A/D轉(zhuǎn)換器傳來的數(shù)字電壓信號數(shù)據(jù),并傳輸給"數(shù)據(jù)采集窗口"記錄.

⑷數(shù)據(jù)處理:負責對輸入計算機的數(shù)據(jù)進行分析計算,轉(zhuǎn)換處理以及誤差分析等,zui終得到主要的標定參數(shù).

⑸曲線繪制:負責繪制引伸計位移量—電壓信號之間的關(guān)系曲線,并調(diào)節(jié)控制曲線內(nèi)部各參數(shù).

⑹測試結(jié)果的顯示存儲和打印輸出:負責整理和存儲本試驗所要的主要數(shù)據(jù),并設(shè)置打印輸出功能,以便打印報告.

4. 引伸計微機自動標定系統(tǒng)的主要特點

⑴本系統(tǒng)具有屏幕顯示,可用鼠標控制整個操作,因而標定操作方便快捷,顯示直觀易懂;

⑵采用微機進行數(shù)據(jù)采集和處理,提高了工作效率,且準確可;

⑶由測試結(jié)果可知,傳感器的非線性均在0.1%左右,大大提高了檢驗精度.