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虚拟仪器在生物仿真材料测试系统中的应用

2020-11-21阅读(527)

虚拟仪器在生物仿真材料测试系统中的应用

论文摘要

在过去的20年中,PC机应用的迅速普及促进了测试测量和自动化仪器系统的革新,其中最显著的一点就是虚拟仪器概念的出现与发展。 一套虚拟仪器系统就是一台工业标准计算机或工作站配上功能强大的应用软件、低成本的硬件(例如数据采集卡DAQ、GPIB总线仪器、VXI总线仪器模块、串口RS232仪器等)及驱动软件,他们在一起共同完成传统仪器的功能。虚拟仪器代表着从传统硬件为主的测量系统到以软件为中心的测量系统的根本性转变。以软件为主的测量系统充分利用了常用台式计算机和工作平台的计算、显示等诸多用于提高工作效率的强大功能。虽然PC机和集成电路技术在过去的20年罩有显著的发展和提高,但是,软件才是在功能强大的硬件基础上创建虚拟仪器系统的真正关键所在。新的以软件为中心的虚拟仪器系统为用户提供了创新技术并大幅降低了生产成本。有了虚拟仪器,就可以完全根据自己的需求组建测量和自动化系统,而不用再受功能固定(完全由厂家提供)的传统仪器的限制。 在对汽车假人、航空航天假人等生物模拟假人的深入研究过程中,如何实现这些生物假人的仿真制作对现代制造业提出了一些新的课题,例如制作加工的模拟人应当怎样才能拥有和真人尽可能多的相似性。对仿真假人和仿真材料进行深入研究不仅对于国家的科研水平和军事实力的提高有重要意义,同样在促进医学发展、提高人民生活质量等方面也起着非常重要的作用。

论文目录

  • 第1章 绪论
  • 1.1 仿真假人以及仿真材料研究的相关背景
  • 1.1.1 相关的应用领域
  • 1.1.2 仿真力学材料研究发展的三个阶段
  • 1.1.3 仿真假人研究及其现状
  • 1.1.4 皮肤和肌肉等软质仿生材料的研究
  • 1.2 生物仿真材料检测的主要方法
  • 1.3 课题研究的目的和内容
  • 1.4 本章小结
  • 第2章 材料硬度和弹性模量的测试理论基础
  • 2.1 仿真材料的硬度及其检测
  • 2.1.1 硬度试验的目的
  • 2.1.2 硬度测量的方法
  • 2.1.3 邵氏硬度测试的基本原理
  • 2.1.4 邵氏硬度试验误差分析
  • 2.2 弹性模量及其检测
  • 2.2.1 材料轴向拉伸或压缩时的变形
  • 2.2.2 试验室测量弹性模量的基本方法
  • 2.3 本章小结
  • 第3章 测试系统的总体设计
  • 3.1 测试系统设计的基本要求
  • 3.2 测试系统设计的总体结构
  • 3.3 测试系统的方案实现
  • 3.3.1 系统设计硬件方案
  • 3.3.2 数据传输的实现
  • 3.4 测试系统的软件方案设计
  • 3.4.1 测试系统的软件功能要求
  • 3.4.2 开发工具的选择
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 生物仿真材料邵氏硬度测试系统的开发
  • 4.1 测试系统的工作原理
  • 4.2 鉴相型容栅测量系统
  • 4.2.1 概述
  • 4.2.2 传感器的输出函数简述
  • 4.2.3 测量电路概述
  • 4.2.4 芯片介绍
  • 4.2.5 传感器激励信号的产生
  • 4.2.6 传感器输出信号的处理
  • 4.3 计算机与硬度计的接口与通信技术
  • 4.3.1 数据转接器功能实现的电路设计
  • 4.3.2 单片机与计算机串口通讯电路的设计
  • 4.3.3 接口的基本功能以及常用接口
  • 4.3.4 串行通信接口
  • 4.3.5 端口通信及传输协议
  • 4.3.6 串口编程概述
  • 4.4 采用 Labwindows/CVI的实验方案
  • 4.4.1 Labwindows/CVI的应用
  • 4.4.2 Labwindows/CVI程序的一般结构
  • 4.4.3 Labwindows/CVI对象编程的概念
  • 4.4.4 Labwindows/CVI的 RS-232函数库
  • 4.4.5 Labwindows/CVI的数据处理和图形显示
  • 4.4.6 测试实验分析与结果
  • 4.5 用 Labwindows/CVI编程实现对生物仿真材料邵氏硬度的测试
  • 4.5.1 软件的界面内容
  • 4.5.2 程序操作流程
  • 4.6 程序编制的关键技术以及代码实现
  • 4.6.1 图形用户界面
  • 4.6.1.1 用户界面编辑器
  • 4.6.1.2 源代码连接
  • 4.6.1.3 代码生成器
  • 4.6.2 用户事件处理
  • 4.6.3 回调函数
  • 4.6.4 RS-232函数库
  • 4.6.5 多线程的编程技术
  • 4.6.5.1 进程和线程
  • 4.6.5.2 多线程程序
  • 4.6.5.3 多线程的优点
  • 4.6.5.4 线程池和线程安全队列
  • 4.6.6 测试数据处理及曲线绘制
  • 4.7 本章小结
  • 第5章 生物仿真材料弹性模量测试方法的研究
  • 5.1 测试实现的原理以及试验装置
  • 5.1.1 实现微载荷和微位移的测量方案
  • 5.2 系统的软件编程实现
  • 5.2.1 软件界面设计
  • 5.2.2 软件的功能实现以及代码分析
  • 5.2.3 测试数据的曲线拟合
  • 5.2.4 测试实例及数据分析
  • 5.3 本章小结
  • 第6章 总结和展望
  • 参考文献
  • 作者读研期间科研成果简介
  • 声明
  • 致谢

    • 相关论文文献

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