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0  引言

    在機(jī)械,化工,冶金,建筑,航天等許多現(xiàn)代生產(chǎn)中,常常需要對(duì)金屬材料的機(jī)械性能如бb,бs,б0.2,,Ψ,Ε等參數(shù)進(jìn)行檢測.其中對(duì)金屬材料進(jìn)行是非常重要的一項(xiàng)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(zhǔn)確性和可靠性,是生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)更安全,同時(shí)又zui省材料,我們需要對(duì)其測試工具引伸計(jì)進(jìn)行定期的標(biāo)定.以前大多數(shù)采用手工的標(biāo)定方法,操作繁瑣,計(jì)算量大,檢驗(yàn)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(jì)算機(jī)技術(shù),設(shè)計(jì)了這套完整實(shí)用的引伸計(jì)微機(jī)自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)的應(yīng)用軟件.這套軟件能使引伸計(jì)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(jì)本系統(tǒng)研究的是電阻應(yīng)變片式位移傳感器,標(biāo)距e=15～100mm,量程:S=5～25mm,精度等級(jí)A～E級(jí);
 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(zhǔn)標(biāo)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(hào)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(jí)0.05%FS; *采樣速率20K次/秒,輸入電壓5.000V.
 ⑷ PC計(jì)算機(jī).

1.2 工作原理

    在測試時(shí),將被標(biāo)定的引伸計(jì)夾持在標(biāo)距儀上,旋動(dòng)標(biāo)距儀上的標(biāo)定測微計(jì),逐級(jí)對(duì)引伸計(jì)施加位移量,通過引伸計(jì)內(nèi)部的電阻應(yīng)變片感受引伸計(jì)的長度變化信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電阻信號(hào),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(yù)處理輸出0～10V模擬電壓信號(hào),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(hào),傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行采集記錄,計(jì)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(jì)的標(biāo)定過程

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

 
3 軟件設(shè)計(jì)

 
    基于2中的標(biāo)定系統(tǒng)要求,我們采用C++ Builder 5.0軟件開發(fā)工具進(jìn)行界面設(shè)計(jì)和程序編輯;同時(shí)為了編程設(shè)計(jì)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(jì)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(gè)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(shí)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(shí)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(jì)方法構(gòu)想自頂向下就是按照試驗(yàn)的操作次序一步步設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件.層次結(jié)構(gòu)就是把一個(gè)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(jì)方法就是把一個(gè)大程序從上到下逐層分解成多個(gè)大小不等的功能模塊,以便將原來復(fù)雜的試驗(yàn)系統(tǒng)分解成多個(gè)彼此既獨(dú)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(shí)現(xiàn)原來大程序的功能,這種設(shè)計(jì)方法的關(guān)鍵在于小模塊間的既分解又.用這種設(shè)計(jì)方法可以使整個(gè)程序的層次關(guān)系相當(dāng)明確,試驗(yàn)系統(tǒng)的操作控制流程一目了然.

3.3 設(shè)計(jì)過程

 
    在本系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)過程中我將引伸計(jì)微機(jī)自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)的軟件分成多個(gè)大窗口,再將各個(gè)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(gè)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)大致包括以下六個(gè)部分:窗口界面設(shè)計(jì),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(chǔ)存和打印輸出.

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

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(yàn)人員,試驗(yàn)時(shí)間,引伸記號(hào),標(biāo)距,量程,零點(diǎn)采集等.

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

④標(biāo)定曲線窗口,負(fù)責(zé)繪制和顯示線性回歸標(biāo)定線,并可對(duì)曲線的比例和圖形中各部分顏色調(diào)整.

⑤測試報(bào)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(fù)責(zé)控制窗口間的轉(zhuǎn)換和.

⑶數(shù)據(jù)采集:負(fù)責(zé)接收A/D轉(zhuǎn)換器傳來的數(shù)字電壓信號(hào)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(fù)責(zé)對(duì)輸入計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算,轉(zhuǎn)換處理以及誤差分析等,zui終得到主要的標(biāo)定參數(shù).

⑸曲線繪制:負(fù)責(zé)繪制引伸計(jì)位移量—電壓信號(hào)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(chǔ)和打印輸出:負(fù)責(zé)整理和存儲(chǔ)本試驗(yàn)所要的主要數(shù)據(jù),并設(shè)置打印輸出功能,以便打印報(bào)告.

4. 引伸計(jì)微機(jī)自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

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

⑵采用微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理,提高了工作效率,且準(zhǔn)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(yàn)精度.