【正文】 數字的形式顯示了所采集的一系列位移信號。如下，圖 18 是圖 17 的流程圖?，F代傳感器在原理與結構上差別很大，種類繁多，設計時應根據測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感器，當傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設備也就可以確定了 [28]。 表 常用位移傳感器主要性能對比表 位移傳感器 溫度影響 線性度 精度 耐振性 工作環(huán)境 抗干擾性 應變式 大 一般 差 一般 干燥 差 光柵式 小 最好 最高 差 無塵 一般 差動式 小 好 好 好 非水下 好 論文主要研究內容及結構安排 主要研究內容 本論文介紹了基于實驗室目前的多頭蠕變試驗裝置，設計多通道位移采集系統(tǒng)及蠕變參數反演程序。第六章為結論與展望 。該章為之后整個課題的展開鋪下了基礎。即使只針對一種材料，倘若進行多次試驗，其結果也會存在些許差異 [29]。 實驗室目前的微試樣實驗裝置已實現了多試樣、不同受力狀態(tài)（如三點彎曲簡支梁、小沖桿、懸臂梁等）下的微試樣蠕變試驗，可在各種要求溫度下進行試 驗。 （ 1） 應用背景 熱風循環(huán)式恒溫爐廣泛 適用于工農業(yè)，醫(yī)療衛(wèi)生，塑料機械，各院校和科研部門的生產車間或實驗室，其可創(chuàng)造并長時間保持高溫、干燥的工作條件，以滿足生產、實驗等各種環(huán)境要求。目前實驗室中的金屬高溫蠕變實驗，需要恒溫爐來創(chuàng)造長時間高溫的爐內條 件，來滿足實驗環(huán)境需求。而當因開關門動作或其他干擾現象引起溫度值發(fā)生擺動時，則通過溫度控制系統(tǒng)來調整加熱元件的功率，從而調整爐內溫度，保證恒溫。 根據常用位移傳感器主要性能對比表 以及微試樣蠕變試驗的要求，本系統(tǒng)中選用了實驗室中已有的線性差動式位移傳感器。10％， 50Hz （ 9） 功耗： ≤15W （ 10） 外形尺寸：直徑 φ14mmx112mm （ 11） 質量：約 傳感器如圖 25，傳感器牢固安裝在磁性表座上，磁性表座安裝在臺架的上支撐板上并可方便的調整位置。該產品支持自動校正功能，通過板卡內建精準的參考信號源，提高自我校正的準確度，避免在不同操作環(huán)境溫度下的量測誤差。而單端輸入的一線變化時， GND 不變，所以電壓差變化較大，抗干擾性較差。信號受干擾時，差分的兩線會同時受影響，但電壓差變化不大，抗干擾性較佳 [3132]。目前流行的 LVDS（ low voltage differential signaling）就是指這種小振幅差分信號技術。確定 各個硬件的選擇與其使用方式，搭建完成 程序設計的硬件平臺。同時數據采集時需通過程序實現人為設定所需要的采集頻率、間隔時間，保證所采集數據的有效性。 數據采集模塊工作流程 上述的采集模塊所實現的功能為在程序開始進行時，將數據采集卡所采集到的數據輸入進 PC 中的 LabVIEW 程序，以進行后續(xù)的操作。 數據處理模塊的實現 所設計的單通道數據處理模塊如下圖 33 所示，下面對該程序框圖進行介紹： 圖 33 系統(tǒng)中的數據處理模塊程序框圖 18 多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設計 “轉換 ”為一數據類型轉換函數，前部分采集的數據類型為動態(tài)數據，通過這一函數，將動態(tài)函數類型轉換為數組類型； 兩個 “索引數組 ”為基本的數組函數之一，為了在選擇所需的數據列或數據； “Burrerworth ”為一 LabVIEW 系統(tǒng)自帶的濾波器，其主要目的為對數據信號進行濾波。 單通道數據實時顯示模塊設計 顯示模塊主要用于將采集并經過處理所得出的位移相對值進行顯示，以便實時監(jiān)測，其描點的實際間隔通過人為設定與其所測量的實際時間相吻合，保證在實時監(jiān)控時的準確性。 數據實時顯示模塊的工作流程 上述的數據實時顯示模塊所實現的功能為將所得出的位移相對值根據實際時間形成時間 位移波形圖表，用于實時監(jiān)測，具體的工作流程如下： （ 1） 顯示位移相對值； （ 2） 動態(tài)數據轉換至數組類型； （ 3） 獲取實際時間，獲取描點的真實時間間隔（初期人為設定），并將上述數據與位移相對值輸入 “創(chuàng)建波形 ”函數； （ 4） 通過波形圖表形成第一路位移整體趨勢圖，實時觀察實際位移相對值。（ 07 版 excel 表格最多顯示 1048576 行，不符合要求） 圖 36 系統(tǒng)中的數據儲存模塊程序框圖 “數據存儲開關 ”與 “指示燈 ”對應前面板的按鈕，來控制存儲模塊的開關， “指示燈 ”表示存儲模塊的運行狀態(tài)； “數據存儲頻率調節(jié) ”對應前面板的輸入框，人為設定所需要的存儲頻率，若為 2，則為 2 次采集存一位數； “循環(huán)次數 ”為目前整個采集系統(tǒng)的循環(huán)次數，即采集次數； “商與余數 ”即對 “數據存儲頻率調節(jié) ”與 “循環(huán)次數 ”進行除運算，拿后者除前者，將余數傳至后端的比較函數； “等于零 ”為比較函數，即若為零則輸出 “True”，若不為零則輸出 “False”； “與門 ”將 “數據存儲開關 ”的狀態(tài)與 “等于零 ”的狀態(tài)進行 “與 ”操作，即兩端都輸出“True”才可以運行后續(xù)的存儲端口； “獲取日期 /時間 ”獲取當前的實際日期與時間，輸出數據類型為時間標識數值； “獲取日期 /時間字符串 ”將時間標識數值分列轉換為日期字符串與時間字符串，默認模式為 “abbreviated”； “搜索替換字符串 ”將人為設定的字符常量 “”替換時間字符串的 “： ”，更易于辨認； “連接字符串 1”將之前分離的日期字符串與時間字符串重新連接，中間加入空格； “存儲開始時間 ”、 “減號 ”與 “除號 ”該部分的一系列運算為將每個數據存儲的時間減去整個系統(tǒng)開始存儲的時間，除去 3600 后即為每次存儲的相對時間； “數據至小數字符串轉換 ”將數組數據轉換至字符串數據類型； 多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設計 21 “連接字符串 2”將采集的絕對時間、 “空格 ”、相對時間、 “空格 ”、位移相對值、 “回車鍵常量 ”按順序連接成長字符串； “寫入文本文件 ”將字符串寫入 txt 文件，文件為通過 “引用句柄輸出 ”所連接的 txt 文件； 數據儲存模塊的工作流程 上述的數據儲存模塊所實現的功能為將所得出的位移相對值，根據存儲頻率，存入txt 文件，每次存入的數據有采集數據的實際時間，相對時間與相對位移量，具體的工作流程如下： （ 1） 設定存儲頻率，打開數據存儲開關； （ 2） 獲取實際時間轉換至時間字符串與日期字符串，將時間字符串間的數字連接符更換為 “”后，重新將日期與時間字符串連接，中間加一 “空格 ”； （ 3） 將存儲實際時間與系統(tǒng)存儲開始時間進行減運算，獲取存儲的相對時間； （ 4） 將位移相 對值與存儲相對時間的數據類型轉換為字符串類型； （ 5） 將存儲的實際時間、存儲的相對時間與位移相對值寫入文本文件。 （ 2） 數據流（描述一次循環(huán)）： a. 軟硬件接口獲取從數據采集卡所采集的電壓信號，輸入至數據處理模塊； b. 轉換數據類型，通過低通濾波器去除干擾，獲得合理的數據信號； c. 進行數據計算，轉換至絕對位移值，再結合第一路位移值零點進行計算，獲得相對位移值； d. 將相對位移值作為 Y 值，結合實際時間，繪制時間 位移波形圖表，用于實時監(jiān)測； e. 將相對位移值送入數據儲存模塊，獲取存儲的絕對時間與存儲的相對時間，將上述三個數據寫入初始創(chuàng)建的文本文件； f. 等待，繼續(xù)下一循環(huán) g. 繼續(xù)采集 …… 整個單通道位移采集系統(tǒng)的工作流程圖如下： 24 多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設計 圖 314 單通道位移采集系統(tǒng)的工作流程圖 系統(tǒng)的試驗結果 采用上述的單通道數據采集系統(tǒng)，進行了一次試驗，如下圖 315 為長達 600 小時微試樣蠕變試驗所采集的單通道數據 txt 文件。 圖 316 600 小時的蠕變位移試驗時間 位移圖（部分） 本章小結 該章介紹了單通道采集系統(tǒng)，詳細說明了整個系統(tǒng)中，數據采集模塊、數據處理模塊、數據實時顯示模塊、數據儲存模塊和一些 輔助模塊 的設計原理、方法，并基于整個26 多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設計 系統(tǒng)介紹了整體的工作流程。見 下圖 41，為三個通道進行采集時在 300 個小時之后出現較為嚴重的數據跳點與波動。由于軟硬件接口或數據采集卡的穩(wěn)定性，容易出現異常的數據波動或者串線，不能按要求正常采集。但由于存在測量系統(tǒng)誤差，電壓會出現微小波動，并且在采集時通過數據采集卡與軟硬件接口程序時也會帶入干擾，故每次采集 100 個數據，為后續(xù)的均化和干擾去除帶去足夠的數據量。 多通道數據處理顯示模塊設計 在先前的數據采集模塊中，每次采集 100 個信號數據，進入數據處理顯示模塊。 數據處理顯示模塊的實現 設計的數據處理顯示模塊其程序框圖如下圖，在數據處理這塊引入差值算法，即以同樣通道中，上一次經過數據采集與處理模塊的數據作為參照進行差值計算。將描點的實際間隔通過人為設定與其所采量的實際時間相吻合（讓采集頻率調節(jié)與描點的真實間隔相同即可），保證實時監(jiān)控時的準確性。 “第一路數據顯示 ”將數據處理模塊所得出的位移相對值顯示于前面板對應的顯示框中。數據儲存模塊的功能便是將采集并通過數據處理所得出的位移相對值，按照具體的絕對時間 與相對時間，存儲至文件中。文件名通過創(chuàng)建文。 多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設計 33 圖 46 系統(tǒng)中的數據儲存模塊程序框圖 “數據存儲開關 ”與 “指示燈 ”對應前面板的按鈕，來控制存儲模塊的開關， “指示燈 ”表示存儲模塊的運行狀態(tài)； “數據存儲頻率調節(jié) ”對應前面板的輸入框，人為設定所需要的存儲頻率，若為 2，則為 2 次采集存一位數； “循環(huán)次數 ”為目前整個采集系統(tǒng)的循環(huán)次數，即采集次數； “商與余數 ”即對 “數據存儲頻率調節(jié) ”與 “循環(huán)次數 ”進行除運算，拿后者除前者，將余數傳至后端的比較函數； “等于零 ”為比較函數，即若為零則輸出 “True”，若不為零則輸出 “False”； “與門 ”將 “數據存儲開關 ”的狀態(tài)與 “等于零 ”的狀態(tài)進行 “與 ”操作，即兩端都輸出“True”才可以運行后續(xù)的存儲端口； “獲取日期 /時間 ”獲取當前的實際日期與時間，輸出數據類型為時間標識數值； “獲取日期 /時間字符串 ”將時間標識數值分列轉換為日期字符串與時間字符串，默認模式為 “abbreviated”； “搜索替換字符串 ”將人為設定的字符常量 “”替換時間字符串的 “： ”，更易于辨認； “連接字符串 1”將之前分離的日期字符串與時間字符串重新連接，中間加入空格； “存儲開始時間 ”、 “減號 ”與 “除號 ”該部分的一系列運算為將每個數據存儲的時間減去整個系統(tǒng)開始存儲的時間，除去 3600 后即為每次存儲的相對時間； “數據至小數字符串轉換 ”將數組數據轉換至字符串數據類型； “連接字符串 2”將采集的絕對時間、 “空格 ”、相對時間、 “空格 ”、第一通道位移相對值、 “空格 ”、第二通道位移相對值、 “空格 ”、第三通道位移相對值、 “空格 ”、第四通道位移相對值、 “空格 ”、第五通道位移相對值、 “回車鍵常量 ”按順序連接成長字符串； 34 多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設計 “寫入文本文件 ”將字符串寫入 txt 文件，文件為通過 “引用句柄輸出 ”所連接的 txt 文件； 數據儲存模塊的工作流程 上述的數據儲存模塊所實現的功能為將所得出的位移相對值，根據存儲頻率，存入txt 文件，每次存入的數據有采集數據的實際時間，相對時間與相對位移量，具體的工作流程如下： （ 1） 設定存儲頻率，打開數據存儲開關； （ 2） 進行判定，當循環(huán)次數可以被所設定的存儲頻率整除時，啟動存儲模塊； （ 3） 獲取 實際時間轉換至時間字符串與日期字符串，將時間字符串間的數字連接符更換為 “”后，重新將日期與時間字符串連接，中間加一 “空格 ”； （ 4） 將存儲實際時間與系統(tǒng)存儲開始時間進行減運算，獲取存儲的相對時間； （ 5） 將位移相對值與存儲相對時間的數據類型轉換為字符串類型； （ 6） 將存儲的實際時間、存儲的相對時間以及各通道的位移相對值寫入文本文件； （ 7） 繼續(xù)下一次判定。 上述的數據處理顯示 模塊主要目的為 將所采集到的 100 個信號數據經過處理，得到所需的位移相對量，并做出時間 位移波形圖表，用于試驗人員實時監(jiān)測，具體工作流程如下： （ 1） 在多通道采集得兩維數組中選取對應通道的數組列； 32 多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設計 （ 2） 進行判定，采集時間是否不低于 20 小時； （ 3） 若低于 20 小時，則對對應通道的 100 個數據按升序排列，選擇中間的第 20至第 80 的 60 個數；若采集時間超過或者等于 20 個小時，則進行差值算法，將每一個數據與參照量即上次循環(huán)中所處理過的電壓信號數據進行對比，其差值超過一定范圍的自動去除，在范圍內的可以保留； （ 4） 將通過篩選