论文摘要
应变测量是机械工程中分析零件或结构受力状态、验证构件强度、刚度设计的正确性、确定整机在实际工作时负载情况和研究某些物理现象机理的重要手段之一,因此,快速开发高性能应变测试仪十分必要。本文首先介绍了国内外应变测量仪器的现状和发展趋势,分析了传统硬件化应变测量仪器的主要特点及其存在的不足。随后介绍了应变测量的理论、方法以及相关的信号处理知识,同时还介绍了虚拟仪器技术的概念、特点以及虚拟仪器的开发技术,并和传统硬件化仪器做了对比,突出了虚拟仪器的优越性。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。然后提出用虚拟仪器技术来改造传统硬件化应变测量仪器,开发了基于虚拟仪器技术的程控动态应变测试系统。论文祥细阐述了虚拟式程控动态应变测试仪系统的逻辑结构和软硬件设计,该程控动态电阻应变仪采用嵌入式MCU控制技术及最新的USB总线数据采集技术设计完成的。该应变仪的桥路平衡、增益、桥压、低通滤波设置等参数均由微机软件控制;分析软件包含时域、频域、幅值域等多项分析处理功能；同时利用计算机海量硬盘的仿真磁带记录仪功能。采用MicroSoft Visual C++和LabWindows/CVI软件设计方法,构建出了图形逼真、功能强大的虚拟式动态应变测试系统。该系统的软件含盖如下功能模块：建立标定文件模块,单通道示波模块,多通道示波模块,数据采集模块,历史数据回放功能模块,其中历史数据回放功能模块,时域双踪双道分析模块。实现了对应变信号的采集、处理、分析和显示,系统可对多类型参量进行实时测量,将信号的采集和处理一体化,数据和结果实现可视化。同时对仪器进行了现场测试实验,并对测试结果进行了误差分析,提出了解决得方法和措施。通过对该系统的研究,突出了软件才是虚拟仪器的核心,强调了基于虚拟仪器技术的应变测试仪的实际应用价值。工程实践表明,虚拟式应变测试仪具有功能强、精度高、效率高、成本低、开放性和扩展性好等优点,完全可以替代传统的硬件化应变测量仪器,是一种正广泛推广应用的测量仪器。
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摘要Abstract目录第1章 绪论1.1 课题研究的背景1.2 课题研究的现状1.2.1 应变测量的特点1.2.2 应变测量装置的种类1.2.3 应变测量仪器与系统的发展1.3 基于虚拟仪器技术的动应变测试仪研究的意义1.4 本文研究的主要内容第2章 应变测量技术基础2.1 引言2.2 应变测量原理2.2.1 应变测量电桥原理2.2.2 电阻应变计2.2.3 应变测量电桥2.2.4 单臂电桥的线性化处理2.2.5 电桥自动平衡技术2.2.6 电桥在使用中应注意的问题2.2.7 放大电路2.2.8 模块式应变信号调理器2.2.9 抗干扰技术2.3 以应变测量为基础的参数测量2.3.1 应力测量2.3.2 弯矩测量2.3.3 扭矩测量2.4 本章小结第3章 数字信号处理3.1 引言3.2 信号的采样3.3 信号处理的基本方法3.3.1 信号的幅值域分析3.3.2 信号的时域分析3.3.3 信号的频域分析3.4 小结第4章 虚拟仪器技术4.1 引言4.2 传统仪器与虚拟仪器对比4.3 虚拟仪器的构成4.4 虚拟仪器的特点4.5 基于PC的虚拟仪器4.6 虚拟仪器的现状及发展4.7 小结第5章 基于虚拟仪器技术的全程控动态应变测试系统5.1 引言5.2 系统的总体设计5.2.1 系统的组成5.2.2 系统软件的总体设计5.2.3 系统软件开发平台的选择5.3 系统的硬件设计5.3.1 电阻应变计的选用5.3.2 应变放大器的选用5.3.3 数据采集卡的选用5.4 系统的软件设计原则5.5 软件开发流程5.6 软件功能总体设计5.7 主控制模块5.8 初始化模块5.9 数据采集模块5.10 数据处理模块5.10.1 数据处理概述5.10.2 数字滤波5.10.3 标度变换5.10.4 数据二次处理5.11 辅助功能模块5.11.1 波形放大及移动5.11.2 极限报警5.11.3 光标跟踪读数5.14 时域双踪双道细化分析模块第6章 动应变测试系统功能验证6.1 引言6.2 动应变测试实验系统的设计6.3 动应变测试的实验6.4 误差分析第7章 虚拟仪器网络化7.1 引言7.2 网络化的研究第8章 结论与展望致谢参考文献攻读硕士学位期间发表的论文与科研情况源程序附录
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