真三轴仪测控系统及实验设备远程共享研究

论文摘要

本论文研究了真三轴仪测控系统及实验设备远程共享,该系统能够在试样上独立地施加两向不等的主应力以及包围氮气的压力,能够测量试样的应力应变,测试分析试样在真实应力条件下的强度和变形规律。根据真三轴仪的机械结构及实验要求,在此基础之上确定了真三轴仪测控系统的设计方案,根据设计方案实现了硬件平台和系统控制软件,经过测试实验,精度要达到设计要求。首先论述系统需要的位移传感器,压力传感器,体变传感器和荷重传感器,16位的数据采集卡,信号调理板,计算其测量精度达到要求,然后考虑理论上和实践中的可行性,搭建硬件平台。接着是软件的编写,考虑到对硬件控制,执行效率问题,网络监控等因素,采用Visaul C++工具编写。软件可以分为两大部分,第一部分是本地功能,包括真三轴仪系统的实验需求,数据采集卡的数据采集,步进电机的控制加载,详细介绍了传感器的选型,数据采集的方法,以及板卡发出脉冲和高低电平来控制步进电机对试样进行加载,然后是根据土木实验的要求进行的软件设计,饱和实验,固结实验,剪切实验和平面应变实验,具体是通过采集位移传感器的电压信号转变为对应的模拟量,再转换为线应变,体积变化等进行数据处理分析,根据实验人员设定的应力路径,步进电机按照实验要求的速度对试样进行加压或减压。第二部分介绍了通过网络对实验中的数据进行实时传递到远程界面上,实验者可以通过网络对电机进行控制,把实验中的数据保存在数据库,运用多线程技术和阻塞模式。基于真三轴仪测制系统已经投入使用,其功能强大,性能稳定,软件界面友好,后期维护和升级方便。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 课题来源
• 1.3 真三轴仪机械装置
• 1.3.1 压力试验机
• 1.3.2 压力体变装置
• 1.4 本文研究内容
• 1.5 小结
• 第2章 系统总体方案
• 2.1 系统功能需求分析
• 2.2 硬件总体方案设计
• 2.2.1 传感器的选择
• 2.2.2 数据采集系统
• 2.3 软件总体方案
• 2.4 小结
• 第3章 控制系统硬件设计
• 3.1 数据采集系统设计
• 3.2 信号调理电路设计
• 3.3 传感器的选型
• 3.3.1 位移传感器
• 3.3.2 压力传感器和差压传感器
• 3.3.3 荷重传感器
• 3.4 步进电机的控制
• 3.4.1 步进电机原理
• 3.4.2 驱动器与电机连接
• 3.4.3 步进电机控制
• 3.5 供电电源
• 3.6 小结
• 第4章 真三轴仪系统软件设计
• 4.1 软件功能及模块简介
• 4.2 采集卡的接口程序设计
• 4.3 软件功能模块设计
• 4.3.1 数据采集功能设计
• 4.3.2 运动控制功能设计
• 4.3.3 数据保存功能
• 4.3.4 调零界面
• 4.3.5 标定功能设计
• 4.4 典型实验程序设计
• 4.4.1 固结实验
• 4.4.2 应力路径控制实验
• 4.5 小结
• 第5章 实验设备远程共享研究
• 5.1 C/S 模式网络通信的实现基础
• 5.1.1 TCP/IP 简介
• 5.1.2 端口和地址
• 5.1.3 socket 套接字
• 5.2 设备远程通信功能的实现
• 5.2.1 socket 函数及编程原理
• 5.2.2 MFC 封装的SOCKET
• 5.2.3 CAsyncsocket 类及常用成员函数的使用
• 5.3 系统数据库
• 5.4 真三轴仪系统的运行环境及测试结果
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢