基于虚拟仪器开发技术的便携式拉压试验系统的设计与研究

论文摘要

随着工业测试领域对非金属材料测试的需求不断提升和明确化,便携式(小型)拉压试验系统的发展呈现出加快的趋势。便携式拉压试验系统能在试验台上满足各种非金属材料试件测试试验的要求。所以对其设计与应用涉及到的各种技术进行研究和探索,对便携式拉压试验系统在我国的发展可以起到推动的作用。 随着电子技术、计算机技术和网络技术的发展及其在电子测量领域中的应用,新的测试仪器技术不断出现,虚拟仪器技术就是当今测试仪器的新技术和新概念。利用虚拟仪器技术在开发和扩展方面的优势,可以对便携式拉压试验系统的开发进行有效的探索。 虚拟仪器技术涉及到了电子测量技术各个方面,包括机电接口硬件和软件、系统软件。该课题以便携式拉压试验系统为对象,采用LabVIEw虚拟仪器设计软件,设计和分析了测试系统的传感器数据采集模块、步进电机细分驱动模块、底层机电接口软件和虚拟测试系统软件,并对部分机电接口和步进电机驱动模块进行了仿真测试。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 基于虚拟仪器开发技术的便携式拉压试验系统概述
• 1.2 小型拉压试验系统国内外发展的现状
• 1.2.1 现代材料力学试验技术及其发展
• 1.2.2 小型拉压试验系统国内外发展的现状
• 1.3 虚拟仪器技术的概述
• 1.4 本论文研究内容
• 第二章 便携式拉压试验系统硬件的设计与研究
• 2.1 试验系统组成和功能
• 2.2 拉压试验系统的构成
• 2.3 传感器检测原理与实现电路
• 2.3.1 力值检测原理与电路
• 2.3.1.1 电阻式传感器原理
• 2.3.1.2 S形电阻式拉压力传感器工作原理
• 2.3.1.3 变送电路
• 2.3.2 位移检测原理与电路
• 2.3.2.1 光电编码器的工作原理
• 2.3.2.2 增量式光电编码器的辨向、细分检测原理与电路
• 2.4 驱动、传动部件的设计与研究
• 2.4.1 步进电机的细分驱动
• 2.4.1.1 步进电机细分驱动的原理
• 2.4.1.2 步进电机细分驱动的电路实现与分析
• 2.4.2 丝杆传动机构
• 2.5 小结
• 第三章 便携式拉压试验系统软机的设计与研究
• 3.1 拉压试验系统的虚拟仪器主体软件
• 3.1.1 虚拟仪器开发平台
• 3.1.1.1 通用仪器硬件平台
• 3.1.1.2 虚拟仪器软件的组成
• 3.1.1.3 虚拟仪器软件的编程思想
• 3.1.2 虚拟仪器主体软件的开发
• 3.1.2.1 系统标定模块的设计
• 3.1.2.2 系统测试模块的设计
• 3.1.2.3 试验过程重现与分析模块的设计
• 3.2 拉压试验系统的下位机软件
• 3.2.1 下位机主控制器的软件设计
• 3.2.2 步进电机控制器的软件设计
• 3.3 小结
• 第四章 系统仿真与分析
• 4.1 步进电机驱动系统仿真与分析
• 4.1.1 步进电机驱动系统动态模型
• 4.1.2 步进电机驱动系统动态仿真程序
• 4.2 步进电机驱动系统动态仿真程序
• 第五章 总结与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 附录
• 附录一：下位机89C52数据采集、通信程序
• 附录二：步进电机控制程序
• 附录三：步进电机驱动系统MATLAB仿真程序
• 致谢