【正文】 數(shù)據(jù)儲存模塊的設(shè)計 如下圖 46 所示即為設(shè)計的多通道 儲存模塊，選用 寫入文本文件，即 txt 文件用于儲存，其用于儲存大容量數(shù)據(jù)的優(yōu)勢在第 節(jié)中已經(jīng)提及，此不做過多闡述。 30 多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設(shè)計 圖 43 為未啟動差值算法進行篩選的數(shù)據(jù)處理顯示模塊 Part1 程序框圖，此時，采取排序去掉兩端極值的方法來均化誤差，圖 44 為已啟動差值算法的數(shù)據(jù)顯示模塊 Part1程序框圖，差值算 法如上所述，圖 45 為數(shù)據(jù)處理顯示模塊 Part2 的程序框圖 圖 44 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理顯示模塊程序框圖 Part1 圖 45 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集顯示模塊程序框圖 Part2 Part1： “索引數(shù)組 ”為一數(shù)組函數(shù)，功能為從二維數(shù)組中選取對應(yīng)通道的數(shù)列； “數(shù)據(jù)采集歷時 ”該塊為一局部變量，對應(yīng)系統(tǒng)開始數(shù)據(jù)采集后的歷時（ 節(jié)中將提到），并且將該時間作為判定后續(xù)條件結(jié)構(gòu)的依據(jù)。該模塊一共有數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)顯示兩個功能 ，前者主要為均化誤差，去除干擾，得出一個合理的電壓信號，并通過計算公式獲得出所需要并可以進行儲存的實際相對位移量。本次研究內(nèi)容的重點便是要在不更換數(shù)據(jù)采集卡的前提下，優(yōu)化軟硬件接口程序，設(shè)計采集程序，實現(xiàn)穩(wěn)定的多通道數(shù)據(jù)采集。之后將該系統(tǒng)的試驗結(jié)果進行展示，說明 該 系統(tǒng)合理地實現(xiàn)了單通道的長時間數(shù)據(jù)采集，能夠去除部分干擾并實現(xiàn)大容量的數(shù)據(jù)存儲，為后期的多通道擴展打下 基礎(chǔ)。 單通道 輔助模塊 設(shè)計 除去上述的主要系統(tǒng)模塊外，還有部分模塊用于保證整個單通道采集系統(tǒng)運行完善，具體介紹如下： 圖 37 系統(tǒng)啟動開關(guān) 圖 38 系統(tǒng)等待 圖 37 所示的為系統(tǒng)啟動開關(guān)，其控制一個包含整個系統(tǒng)的條件結(jié)構(gòu)，由該開關(guān)控制系統(tǒng)的工作開始； 圖 38 所示的為系統(tǒng)等待，即當(dāng)系統(tǒng)啟動開關(guān)未開啟時，整個系統(tǒng)經(jīng)過 10ms 的等待，繼續(xù)判斷之前的系統(tǒng)啟動開關(guān)的狀態(tài)； 22 多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設(shè)計 圖 39 創(chuàng)建文本文件 圖 39 所示的為當(dāng)系統(tǒng)開關(guān)啟動后，會進行層疊式順序結(jié)構(gòu)的第一步，即創(chuàng)建文本文件，文件名通過系統(tǒng)啟動后彈出的地址框設(shè)定，文件表頭通過對應(yīng)前面板的輸入框?qū)懭?，所?chuàng)建的文件通過引用句柄輸出關(guān)聯(lián)至后端的存儲模塊； 圖 310 采集停止 311 采集延遲 圖 310 所示的為采集停止開關(guān)，通過該開關(guān)來控制采集暫停或者繼續(xù)； 圖 311 所示的為采集時間間隔調(diào)節(jié)，接口程序每采集一個數(shù)據(jù)，經(jīng)過整個采集系統(tǒng)循環(huán)一次后，將會延遲一定時間，該時間間隔由人為設(shè)定； 圖 312 事件結(jié)構(gòu) 1：一路清零 圖 313 事件結(jié)構(gòu) 2：數(shù)據(jù)存儲開關(guān) 圖 312 所示的為一事件結(jié)構(gòu)，第一個事件為當(dāng)前面板對應(yīng)的一路清零按鈕被按下時，數(shù)據(jù)處理模塊中的第一路初值將會讀取第一路位移值零點中人為設(shè)定的值，便于清多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設(shè)計 23 零； 圖 313 所示的為事件結(jié)構(gòu)中的第二個事件，即存儲模塊的存儲開關(guān)被按下時，將會獲取系統(tǒng)開始存儲的實際時間 ，用于之后存儲相對時間的計算。 數(shù)據(jù)實時顯示模塊的實現(xiàn) 所設(shè)計的單通道數(shù)據(jù)實時顯示模塊如下圖所示，圖 34 為程序框圖，其具體內(nèi) 容便是針對位移相對值創(chuàng)建 一個波形，圖 35 為所對應(yīng)的前面板，表示的為一個顯示該路位移整體趨勢的波形圖表。具體的工作流程如下： （ 1） 先設(shè)定接口程序的頻率與工作間隔； （ 2） 每個端口開始采集信號，單個信號采集的間隔取決于處理器執(zhí)行時所需要的工作時間； （ 3） 將 所采集的數(shù)據(jù)信號顯示于波形圖中； （ 4） 選擇信號端口，將所選定端口的數(shù)據(jù)取出，送至后續(xù)模塊； （ 5） 繼續(xù)信號采集。 16 多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設(shè)計 3 單通道位移采集系統(tǒng) 單通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) [33]由采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)儲存模塊等構(gòu)成，具有所述對單條數(shù)據(jù)的采集信號、干擾處理、轉(zhuǎn)換計算、大容量存儲等功能，單通道系統(tǒng)主要模塊的程序框圖如圖 31 所示。 差分信號和普通的單端信號走線相比，最明顯的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下三個方面： （ 1） 抗干擾能力強，因為兩根差分走線之間的耦合很好，當(dāng)外界存在噪聲干擾時，幾乎是同時被耦合到兩條線上，而接收端關(guān)心的只是兩信號的差值，所以外界的共模噪聲可以被完全抵消。 圖 26 為凌華 PCI 9221I 采集卡與其引腳分配圖。該傳感器由中國科學(xué)院成都科學(xué)儀器研制中心生產(chǎn)，其次級線圈采用差動接法，使外界各種電磁干擾相互抵消，因而抗干擾性能強。 （ 2） 工作原理 熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐采用風(fēng)機循環(huán)送風(fēng)方式，風(fēng)循環(huán)均勻高效。圖 21 與 22表示了實驗室目前現(xiàn)有的多頭微試樣試驗機，目前最多可 6 個試樣同時進行試驗。 多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設(shè)計 9 2 系統(tǒng)硬件搭建 多頭微試樣蠕變試驗機 簡介 目前普通的蠕變試驗機單次實驗只針對一種材料、一種試驗方法，這導(dǎo)致了實驗效率較為低下。其主要的研究內(nèi)容如下： （ 1） 多通道 DAQ 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的了解、選擇與應(yīng)用，并選取系統(tǒng)硬件； （ 2） 以 LabVIEW 虛擬儀器軟件為開發(fā)平臺，構(gòu)建多通道數(shù)據(jù)采集模塊、篩選模塊、儲存模塊，完成多通道位移采集系統(tǒng)； （ 3） 通過采集系統(tǒng)的各模塊，以保證數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性與持續(xù)性，數(shù)據(jù)篩選的準確性，提升抗干擾性，數(shù)據(jù)儲存的穩(wěn)定性與正確性； （ 4） 對系統(tǒng)界面（虛擬儀器前面板）進行優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計出合理美觀的界面外觀； 多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設(shè)計 7 （ 5） 編寫蠕變參數(shù)反演程序，保證大量數(shù)據(jù)的讀取與計算，以得到所需的材料性能參數(shù)并植入整個系統(tǒng)。 本次課題采用 LabVIEW Express 版本，通過編制數(shù)據(jù)采集程序，實現(xiàn)微試樣蠕變試驗的自動數(shù)據(jù)采集、儲存、處理等功能。它可以增強用戶構(gòu)建科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑，使用它進行原理研究、設(shè)計、測試并實現(xiàn)儀器系統(tǒng)時，可以大大提高工作效率。目前在這一領(lǐng)域內(nèi)，使用較為廣泛的計算機語言是美國 NI 公司的 LabVIEW。 圖 15 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （ 2） 虛擬儀器 傳統(tǒng)的測試與采集技術(shù)由于硬件價格昂貴，不同的測試對象其硬件平臺不一樣，導(dǎo)致了現(xiàn)代測試技術(shù)中其發(fā)展比較滯后。 多通道數(shù)據(jù)采集 （ 1） DAQ 系統(tǒng) 在計算機廣泛應(yīng)用的今天，數(shù)據(jù)采集的重要性是十分顯著的。通常的蠕 變試驗是在單向拉伸條件下進行的。對于所采集到的實驗數(shù)據(jù)，可進行優(yōu)化篩選與處理，并通過反演程序直接轉(zhuǎn)換至所需要的材料蠕變參數(shù)。實驗室中的多頭蠕變試驗機可多個試樣同時進行一種或多種不同方法的蠕變試驗。 本課題針對該多頭蠕變試驗裝置， 重新 設(shè)計 了恒溫爐，并基于 LabVIEW 平臺設(shè)計 專用的位移采集系統(tǒng)和蠕變參數(shù)反演程序，實現(xiàn) 了多通道位移數(shù)據(jù)的 采集 、篩選 和存儲， 并可反演獲取材料的蠕變性能參數(shù) 。 關(guān)鍵詞： 多頭微試樣蠕變試驗機， LabVIEW 虛擬儀器軟件，多通道位移采集系統(tǒng)，蠕變參數(shù)反演程序 III Abstract In the thermal power, nuclear power, petrochemical industries, there are a lot of pressure vessels, piping and ponents operated at high temperature. Accurate assessment on the structural integrity of the equipment in service, is of great significance to assure the safe operation of the device. Small specimen creep test method with a small volume of materials, can be used for failure analysis and life prediction. As creep tests are timeconsuming and many factors influence them, multisample small specimen creep testing machine has been developed in the lab. It can realize one or more creep test methods with more than one specimens at the same time. In this paper, the constant temperature furnace in that creep testing machine is redesigned. Meanwhile, based on the LabVIEW software, a appropriative multichannel displacement acquisition system and creep parameter regression procedure are designed for the creep testing machine. The system adopts multichannel short interval data acquisition, point by point selection, data homogenization, large capacity data storage and parameter regression. Keywords： multisample small specimen creep testing machine, LabVIEW, multichannel displacement acquisition system, creep parameter regression procedure 目錄 1 前言 .......................................................................................................................... 1 論文研究的概述 ................................................................................................. 1 技術(shù)背景 ............................................................................................................. 2 論文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排 ......................................................................... 6 本章小結(jié) ............................................................................................................. 7 2 系統(tǒng)硬件搭建 ....................................................................................................... 9 多頭微試樣蠕變試驗機 ..................................................................................... 9 PC 機 .................................................................................................................. 13 位移傳感器 ....................................................................................................... 13 數(shù)據(jù)采集卡 ....................................................................................................... 13 本章小結(jié) ........................................................................................................... 15 3 單通道位移采集系統(tǒng)