【正文】 數(shù)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(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上差別很大，種類繁多，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感器，當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設(shè)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(yīng)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(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排 主要研究內(nèi)容 本論文介紹了基于實(shí)驗(yàn)室目前的多頭蠕變試驗(yàn)裝置，設(shè)計多通道位移采集系統(tǒng)及蠕變參數(shù)反演程序。第六章為結(jié)論與展望 。該章為之后整個課題的展開鋪下了基礎(chǔ)。即使只針對一種材料，倘若進(jìn)行多次試驗(yàn)，其結(jié)果也會存在些許差異 [29]。 實(shí)驗(yàn)室目前的微試樣實(shí)驗(yàn)裝置已實(shí)現(xiàn)了多試樣、不同受力狀態(tài)（如三點(diǎn)彎曲簡支梁、小沖桿、懸臂梁等）下的微試樣蠕變試驗(yàn)，可在各種要求溫度下進(jìn)行試 驗(yàn)。 （ 1） 應(yīng)用背景 熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐廣泛 適用于工農(nóng)業(yè)，醫(yī)療衛(wèi)生，塑料機(jī)械，各院校和科研部門的生產(chǎn)車間或?qū)嶒?yàn)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(chǎn)、實(shí)驗(yàn)等各種環(huán)境要求。目前實(shí)驗(yàn)室中的金屬高溫蠕變實(shí)驗(yàn)，需要恒溫爐來創(chuàng)造長時間高溫的爐內(nèi)條 件，來滿足實(shí)驗(yàn)環(huán)境需求。而當(dāng)因開關(guān)門動作或其他干擾現(xiàn)象引起溫度值發(fā)生擺動時，則通過溫度控制系統(tǒng)來調(diào)整加熱元件的功率，從而調(diào)整爐內(nèi)溫度，保證恒溫。 根據(jù)常用位移傳感器主要性能對比表 以及微試樣蠕變試驗(yàn)的要求，本系統(tǒng)中選用了實(shí)驗(yàn)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(zhì)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(diào)整位置。該產(chǎn)品支持自動校正功能，通過板卡內(nèi)建精準(zhǔn)的參考信號源，提高自我校正的準(zhǔn)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(shù)。確定 各個硬件的選擇與其使用方式，搭建完成 程序設(shè)計的硬件平臺。同時數(shù)據(jù)采集時需通過程序?qū)崿F(xiàn)人為設(shè)定所需要的采集頻率、間隔時間，保證所采集數(shù)據(jù)的有效性。 數(shù)據(jù)采集模塊工作流程 上述的采集模塊所實(shí)現(xiàn)的功能為在程序開始進(jìn)行時，將數(shù)據(jù)采集卡所采集到的數(shù)據(jù)輸入進(jìn) PC 中的 LabVIEW 程序，以進(jìn)行后續(xù)的操作。 數(shù)據(jù)處理模塊的實(shí)現(xiàn) 所設(shè)計的單通道數(shù)據(jù)處理模塊如下圖 33 所示，下面對該程序框圖進(jìn)行介紹： 圖 33 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理模塊程序框圖 18 多頭微試樣蠕變試驗(yàn)裝置位移采集系統(tǒng)的設(shè)計 “轉(zhuǎn)換 ”為一數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換函數(shù)，前部分采集的數(shù)據(jù)類型為動態(tài)數(shù)據(jù)，通過這一函數(shù)，將動態(tài)函數(shù)類型轉(zhuǎn)換為數(shù)組類型； 兩個 “索引數(shù)組 ”為基本的數(shù)組函數(shù)之一，為了在選擇所需的數(shù)據(jù)列或數(shù)據(jù)； “Burrerworth ”為一 LabVIEW 系統(tǒng)自帶的濾波器，其主要目的為對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行濾波。 單通道數(shù)據(jù)實(shí)時顯示模塊設(shè)計 顯示模塊主要用于將采集并經(jīng)過處理所得出的位移相對值進(jìn)行顯示，以便實(shí)時監(jiān)測，其描點(diǎn)的實(shí)際間隔通過人為設(shè)定與其所測量的實(shí)際時間相吻合，保證在實(shí)時監(jiān)控時的準(zhǔn)確性。 數(shù)據(jù)實(shí)時顯示模塊的工作流程 上述的數(shù)據(jù)實(shí)時顯示模塊所實(shí)現(xiàn)的功能為將所得出的位移相對值根據(jù)實(shí)際時間形成時間 位移波形圖表，用于實(shí)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至數(shù)組類型； （ 3） 獲取實(shí)際時間，獲取描點(diǎn)的真實(shí)時間間隔（初期人為設(shè)定），并將上述數(shù)據(jù)與位移相對值輸入 “創(chuàng)建波形 ”函數(shù)； （ 4） 通過波形圖表形成第一路位移整體趨勢圖，實(shí)時觀察實(shí)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(shù)據(jù)儲存模塊程序框圖 “數(shù)據(jù)存儲開關(guān) ”與 “指示燈 ”對應(yīng)前面板的按鈕，來控制存儲模塊的開關(guān)， “指示燈 ”表示存儲模塊的運(yùn)行狀態(tài)； “數(shù)據(jù)存儲頻率調(diào)節(jié) ”對應(yīng)前面板的輸入框，人為設(shè)定所需要的存儲頻率，若為 2，則為 2 次采集存一位數(shù)； “循環(huán)次數(shù) ”為目前整個采集系統(tǒng)的循環(huán)次數(shù)，即采集次數(shù)； “商與余數(shù) ”即對 “數(shù)據(jù)存儲頻率調(diào)節(jié) ”與 “循環(huán)次數(shù) ”進(jìn)行除運(yùn)算，拿后者除前者，將余數(shù)傳至后端的比較函數(shù)； “等于零 ”為比較函數(shù)，即若為零則輸出 “True”，若不為零則輸出 “False”； “與門 ”將 “數(shù)據(jù)存儲開關(guān) ”的狀態(tài)與 “等于零 ”的狀態(tài)進(jìn)行 “與 ”操作，即兩端都輸出“True”才可以運(yùn)行后續(xù)的存儲端口； “獲取日期 /時間 ”獲取當(dāng)前的實(shí)際日期與時間，輸出數(shù)據(jù)類型為時間標(biāo)識數(shù)值； “獲取日期 /時間字符串 ”將時間標(biāo)識數(shù)值分列轉(zhuǎn)換為日期字符串與時間字符串，默認(rèn)模式為 “abbreviated”； “搜索替換字符串 ”將人為設(shè)定的字符常量 “”替換時間字符串的 “： ”，更易于辨認(rèn)； “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(yùn)算為將每個數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)至小數(shù)字符串轉(zhuǎn)換 ”將數(shù)組數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至字符串?dāng)?shù)據(jù)類型； 多頭微試樣蠕變試驗(yàn)裝置位移采集系統(tǒng)的設(shè)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(shù)據(jù)儲存模塊的工作流程 上述的數(shù)據(jù)儲存模塊所實(shí)現(xiàn)的功能為將所得出的位移相對值，根據(jù)存儲頻率，存入txt 文件，每次存入的數(shù)據(jù)有采集數(shù)據(jù)的實(shí)際時間，相對時間與相對位移量，具體的工作流程如下： （ 1） 設(shè)定存儲頻率，打開數(shù)據(jù)存儲開關(guān)； （ 2） 獲取實(shí)際時間轉(zhuǎn)換至?xí)r間字符串與日期字符串，將時間字符串間的數(shù)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(shí)際時間與系統(tǒng)存儲開始時間進(jìn)行減運(yùn)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(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為字符串類型； （ 5） 將存儲的實(shí)際時間、存儲的相對時間與位移相對值寫入文本文件。 （ 2） 數(shù)據(jù)流（描述一次循環(huán)）： a. 軟硬件接口獲取從數(shù)據(jù)采集卡所采集的電壓信號，輸入至數(shù)據(jù)處理模塊； b. 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)類型，通過低通濾波器去除干擾，獲得合理的數(shù)據(jù)信號； c. 進(jìn)行數(shù)據(jù)計算，轉(zhuǎn)換至絕對位移值，再結(jié)合第一路位移值零點(diǎn)進(jìn)行計算，獲得相對位移值； d. 將相對位移值作為 Y 值，結(jié)合實(shí)際時間，繪制時間 位移波形圖表，用于實(shí)時監(jiān)測； e. 將相對位移值送入數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(yàn)裝置位移采集系統(tǒng)的設(shè)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(yàn)結(jié)果 采用上述的單通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，進(jìn)行了一次試驗(yàn)，如下圖 315 為長達(dá) 600 小時微試樣蠕變試驗(yàn)所采集的單通道數(shù)據(jù) txt 文件。 圖 316 600 小時的蠕變位移試驗(yàn)時間 位移圖（部分） 本章小結(jié) 該章介紹了單通道采集系統(tǒng)，詳細(xì)說明了整個系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)實(shí)時顯示模塊、數(shù)據(jù)儲存模塊和一些 輔助模塊 的設(shè)計原理、方法，并基于整個26 多頭微試樣蠕變試驗(yàn)裝置位移采集系統(tǒng)的設(shè)計 系統(tǒng)介紹了整體的工作流程。見 下圖 41，為三個通道進(jìn)行采集時在 300 個小時之后出現(xiàn)較為嚴(yán)重的數(shù)據(jù)跳點(diǎn)與波動。由于軟硬件接口或數(shù)據(jù)采集卡的穩(wěn)定性，容易出現(xiàn)異常的數(shù)據(jù)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(xiàn)微小波動，并且在采集時通過數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，為后續(xù)的均化和干擾去除帶去足夠的數(shù)據(jù)量。 多通道數(shù)據(jù)處理顯示模塊設(shè)計 在先前的數(shù)據(jù)采集模塊中，每次采集 100 個信號數(shù)據(jù)，進(jìn)入數(shù)據(jù)處理顯示模塊。 數(shù)據(jù)處理顯示模塊的實(shí)現(xiàn) 設(shè)計的數(shù)據(jù)處理顯示模塊其程序框圖如下圖，在數(shù)據(jù)處理這塊引入差值算法，即以同樣通道中，上一次經(jīng)過數(shù)據(jù)采集與處理模塊的數(shù)據(jù)作為參照進(jìn)行差值計算。將描點(diǎn)的實(shí)際間隔通過人為設(shè)定與其所采量的實(shí)際時間相吻合（讓采集頻率調(diào)節(jié)與描點(diǎn)的真實(shí)間隔相同即可），保證實(shí)時監(jiān)控時的準(zhǔn)確性。 “第一路數(shù)據(jù)顯示 ”將數(shù)據(jù)處理模塊所得出的位移相對值顯示于前面板對應(yīng)的顯示框中。數(shù)據(jù)儲存模塊的功能便是將采集并通過數(shù)據(jù)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(yàn)裝置位移采集系統(tǒng)的設(shè)計 33 圖 46 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)儲存模塊程序框圖 “數(shù)據(jù)存儲開關(guān) ”與 “指示燈 ”對應(yīng)前面板的按鈕，來控制存儲模塊的開關(guān)， “指示燈 ”表示存儲模塊的運(yùn)行狀態(tài)； “數(shù)據(jù)存儲頻率調(diào)節(jié) ”對應(yīng)前面板的輸入框，人為設(shè)定所需要的存儲頻率，若為 2，則為 2 次采集存一位數(shù)； “循環(huán)次數(shù) ”為目前整個采集系統(tǒng)的循環(huán)次數(shù)，即采集次數(shù)； “商與余數(shù) ”即對 “數(shù)據(jù)存儲頻率調(diào)節(jié) ”與 “循環(huán)次數(shù) ”進(jìn)行除運(yùn)算，拿后者除前者，將余數(shù)傳至后端的比較函數(shù)； “等于零 ”為比較函數(shù)，即若為零則輸出 “True”，若不為零則輸出 “False”； “與門 ”將 “數(shù)據(jù)存儲開關(guān) ”的狀態(tài)與 “等于零 ”的狀態(tài)進(jìn)行 “與 ”操作，即兩端都輸出“True”才可以運(yùn)行后續(xù)的存儲端口； “獲取日期 /時間 ”獲取當(dāng)前的實(shí)際日期與時間，輸出數(shù)據(jù)類型為時間標(biāo)識數(shù)值； “獲取日期 /時間字符串 ”將時間標(biāo)識數(shù)值分列轉(zhuǎn)換為日期字符串與時間字符串，默認(rèn)模式為 “abbreviated”； “搜索替換字符串 ”將人為設(shè)定的字符常量 “”替換時間字符串的 “： ”，更易于辨認(rèn)； “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(yùn)算為將每個數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)至小數(shù)字符串轉(zhuǎn)換 ”將數(shù)組數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至字符串?dāng)?shù)據(jù)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(yàn)裝置位移采集系統(tǒng)的設(shè)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(shù)據(jù)儲存模塊的工作流程 上述的數(shù)據(jù)儲存模塊所實(shí)現(xiàn)的功能為將所得出的位移相對值，根據(jù)存儲頻率，存入txt 文件，每次存入的數(shù)據(jù)有采集數(shù)據(jù)的實(shí)際時間，相對時間與相對位移量，具體的工作流程如下： （ 1） 設(shè)定存儲頻率，打開數(shù)據(jù)存儲開關(guān)； （ 2） 進(jìn)行判定，當(dāng)循環(huán)次數(shù)可以被所設(shè)定的存儲頻率整除時，啟動存儲模塊； （ 3） 獲取 實(shí)際時間轉(zhuǎn)換至?xí)r間字符串與日期字符串，將時間字符串間的數(shù)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(shí)際時間與系統(tǒng)存儲開始時間進(jìn)行減運(yùn)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(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為字符串類型； （ 6） 將存儲的實(shí)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(shù)據(jù)處理顯示 模塊主要目的為 將所采集到的 100 個信號數(shù)據(jù)經(jīng)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(yàn)人員實(shí)時監(jiān)測，具體工作流程如下： （ 1） 在多通道采集得兩維數(shù)組中選取對應(yīng)通道的數(shù)組列； 32 多頭微試樣蠕變試驗(yàn)裝置位移采集系統(tǒng)的設(shè)計 （ 2） 進(jìn)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(yīng)通道的 100 個數(shù)據(jù)按升序排列，選擇中間的第 20至第 80 的 60 個數(shù)；若采集時間超過或者等于 20 個小時，則進(jìn)行差值算法，將每一個數(shù)據(jù)與參照量即上次循環(huán)中所處理過的電壓信號數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，其差值超過一定范圍的自動去除，在范圍內(nèi)的可以保留； （ 4） 將通過篩選