最火缓冲材料动态压缩试验的虚拟仪器设计新乐皮夹手机贴纸缠绕带零配件Frc

缓冲材料动态压缩试验的虚拟仪器设计

[摘要] 基于虚拟仪器思想，用VC++开发出了材料缓冲特性测试虚拟仪器系统。系统使用搜索技术，能可靠采集显示瞬时冲击信号；使用多种数字滤波技术能有效去除信号中的噪声，采取多种曲线拟合技术以得到各种描述材料缓冲特性的曲线，并以各种方式显示之。采用曲线位图转换存储技术抓取曲线图形，以拷贝到文本文件中；能自动按要求模板生成实验报告；采用文件自动管理技术管理数据文件，提高了它的可操作性。

关键词： 虚拟测试 冲击测试 缓冲特性 动态压缩试验

1 前言

虚拟仪器(Virtual Instrumentation)是指通过应用程序将通用计算机与功能化硬件结合起来，用户通过友好的图形界面操作计算机，就像操作一台仪器一样，完成对被测量的采集、存储、数据处理和显示等。一套虚拟仪器系统就深喉冲床是一台工控机、PC机或工作站配上功能强大的应用软件、低成本的硬件（例如插入式板卡）及驱动软件，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。自从美国国家仪器公司（简称NI）提出虚拟仪器的构想以来，虚拟仪器技术在世界各国得到了

长足的发展，其中最引人注目的是NI公司的专门用于开发虚拟仪器的图形化的程序设计语言LabVIEW的出现。对于程序员来说,只须将可选硬件 ( 如GPIB、VXI、RS-232、DAQ ) 和系统提供的基本软件模块结合起来开发需要的设计制作虚拟仪器。当用户的测试要求变化时，可以方便地增减软件模块，或重新配置系统以满足测试要求。尽管LabVIEW在我国已正式上市，但因其价格特别昂贵，在我国的包装测试领域，用它进行虚拟仪器设计的例子还不多。

众所周知，材料的缓冲特性可以通过静态压缩或动态压缩试验确定[1]。比起静态压缩试验方法，动态压缩试验因为更接近包装件在流通过程中受到的损害而用得最为广泛[2]。然而，以往的冲击测试，或者使用冲击测量仪，或者使用通用的FFT分析仪采集处理数据。前者无法给出加速度的时间历程，只能近似给出最大冲击加速度的信息，由于信号中噪声的并向UMILOY的广大用户提供正确的与电缆性能1致的铝合金端子连接解决方案不确定性，会带来不可知的误差。即使后者，除去价格高，为一般的企业、学校无法承受外，它还有两个缺点，一是要求操作者要具有较高的信号处理的靠垫专业知识，二是因为它并不具有专门的对材料缓冲性能进行分析的功能，操作者还必须对实验结果进行二次处理。为此，迫切需要开发用于材料缓冲性能测试的专用设备和仪器。之前，我们合作研制成功了缓冲材料冲击试验机[3][4]。本研究基于虚拟仪器思想，采用面向对象的程序设计技术，用Visual C++作为软件开发平台，开发了材料缓冲特性测试虚拟仪器系统。比起LabView来，用VC++开发的工作量尽管会大得很多，但如果利用原有的软件资源模块（如数据采集、数字滤波、曲线拟合、频谱分析、数据显示等）进行虚拟仪器开发，效率同样会大大提高。

2 材料缓冲特性测试虚拟仪器的总体设计

本系统依照GB《包装用缓冲材料动态压缩试验方法》的要求，用于在缓冲材料冲击试验机上对缓冲材料进行缓冲性能动态压缩试验，以求得各种不同密度、不同配方的缓冲材料，如发泡聚乙烯、发泡聚苯乙烯、蜂窝纸板等，在不同的静应力下，对于不同跌落高度，材料所表现出的最大加速度——静应力曲线，缓冲系数——最大应力曲线，动态应力——应变等曲线和数据，用以进行运输包装件的缓冲衬垫的设计。是缓冲材料生产商（如泡沫塑料、蜂窝纸二者每平方米差价可高达73元板等生产商）、贵重机电、家电设备（如计算机、电视机等）生产商、包装工程专业教学和科研不可缺少的试验装备。硬件部分由缓冲材料冲击试验机，加速度计，电荷放大器，计算机、数据采集板等部分组成。软件部分由数据采集、速度测试、数字滤波、数据分析、曲线显示、曲线拟合、实验报告等几个模块组成。软件的界面。

3 数据采集部分的设计

数据采集部分主要解决三个问题。一是可靠抓取并立即显示冲击加速度的时间历程的问题，二是有效去除信号中的噪声问题，三是冲设定完成击试验用砝码质量的问题。

以前我们曾使用过光线示波器、示波器等模拟仪器来抓取瞬态冲击信号，效果都不理想。用记忆示波器倒也可以采集到瞬态冲击信号，但其价格昂贵，功能单一，还需要与别的仪器配合或把存储的数据回放到计算机后再进行二次处理。本系统采用一种新的搜索算法，把采集到的数据立即准确地显示出来，即使采集数据中包含有很大的噪声和偶然脉冲。

本系统设计有一个功能强大的FIR低通数字滤波器模块(图3)，用户只需输入截止频率和过渡带宽，选择窗函数，立刻就会得到滤波器的幅频特性和相频特性。它能有效滤除信号中的噪声并保证信号波形不失真（图4）[5]。

为了用很少几组试样得到足够精确的缓冲特性曲线，希望尽可能科学地选取冲击每组试样的砝码质量。本系统可以随时给出试验进行中的缓冲特性数据，引导用户选择砝码质量。

4 试验数据处理与曲线拟合

本系统提供了各种曲线拟合的方法,把对试验得到的各离散点数据拟合成最大加速度静应力曲线和缓冲系数最大应力曲线。实验数据千差万别，用少数的数据点拟合得到最接近实际的曲线，是实验数据处理研究的重要课题。本系统除提供了通用的三次样条函数拟合的方法之外，还提供了分段拟合的方法和可视化的手工拟合方法，供用厨房层架户选择和图5 采用三次样条 图 6 采用分段拟合的拟合的缓冲系数曲线 缓冲系数曲线使用。图 5和图6 是分别采用三次样条和分段拟合得到的以重叠方式显示的缓冲系数最大应力曲线，图7是 用对数形式输出分段拟合的单一显示的最大加速度静应力曲线

5 文件的自动管理与输出

本系统对试验数据，可以以对数坐标形式、线性坐标形式和单一方式或重叠方式输出。所谓重叠方式，是在拟合曲线上同时显示出各离散点。此外，本系统还提供了把各种曲线镜象为位图文件的功能，可以很方便地以位图方式输出或插入实验报告当中。本系统还为用户建立了实验报告模板，实验者只需要把相关的实验条件由键盘输入，把相关位图插入实验报告的模板中，立即就会得到一份完整的实验报告。

依照国标，材料动态压缩性能试验至少要进行125次冲击，加上对原始信号数字滤波和后续处理的数据，共有近300个数据文件需要命名和管理。再加上位图文件，文件数目会更多。由用户管理这些文件，并理清它们之间的关系是很难的。本系统采用自动分类命名和阶层管理的方法管理文件，无须用户干预，操作非常方便。

6 结束语

基于虚拟仪器技术，开发出的材料动态压缩试验的虚拟仪器，它具有操作简单、功能强大、数据能永久性保存，自动化、可视化程度高等特点，为贯彻实施国家标准提供了强有力的支持，作为缓冲材料动态压缩测试的专用虚拟仪器，填补了国内的空白，对于缓冲材料的研究、试验和测试有重要的意义。

作者/山静民 冯睿* 谭志明 陈满儒

本文来源于络版权归原作者所有，仅供大家共同分享学习，如作者认为涉及侵权，请与我们联系，我以保证在实验机周围有大于70cm的空间供实验和平常保护们核实后立即删除。