【正文】 輸入的數(shù)據(jù)流作為 Y 值，以時(shí)間 t 為 X 值，獲取 t0 初值與 dt，從而創(chuàng)建波形； “第一路位移整體趨勢(shì)圖 ”將所創(chuàng)建的波形輸入進(jìn)波形圖標(biāo)，實(shí)時(shí)顯示位移趨勢(shì)，用于人為監(jiān)測(cè)。 e. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，可以通過(guò)關(guān)閉 LabVIEW 軟件來(lái)停止系統(tǒng)； f. 獲得 已保存 數(shù)據(jù)的文本文件，進(jìn)行下一步的數(shù)據(jù)研究與計(jì)算。然而，在擴(kuò)充為三通道后，多次數(shù)據(jù)模擬卻發(fā)現(xiàn)原先的編程方式和數(shù)據(jù)處理方式存在很大的不穩(wěn)定性問(wèn)題，出現(xiàn)數(shù)據(jù)串線（比如采集了 10 多個(gè)小時(shí)之后數(shù)據(jù)出現(xiàn)完全紊亂），或是出現(xiàn)十分嚴(yán)重的數(shù)據(jù)跳點(diǎn)或波動(dòng)。 說(shuō)明下每次需采集 100 個(gè)信號(hào)的原因：所采集的信號(hào)為位移傳感器所得到的電壓 信號(hào)，這 100 信號(hào)采集的間隔非常短，近乎于 104 秒，因此理論上信號(hào)可以看作同時(shí)取得，28 多頭微試樣蠕變?cè)囼?yàn)裝置位移采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 應(yīng)為相同值。下面以第一通道的設(shè)計(jì)為例進(jìn)行介紹。 Part2： “數(shù)組大小 ”獲取數(shù)組中的元素個(gè)數(shù)； “求和 ”將數(shù)組中的元素值全部疊加得到總值； “未處理 1”即為通過(guò)處理后的電壓信號(hào)； “第一路乘數(shù) ”、 “第一路加數(shù) ”都為人為設(shè)定的常數(shù)，目的為將經(jīng)數(shù)據(jù)處理后的信號(hào)數(shù)據(jù)通過(guò)公式計(jì)算，從而得到實(shí)際 測(cè)量所得的絕對(duì)位移值 “第一路初值 ”為通過(guò)上述的計(jì)算所得出實(shí)際絕對(duì)位移值； “第一路位移值零點(diǎn) ”也人為設(shè)定的初始位移值，用于獲得相對(duì)位移值，該值也為最后我們所需的數(shù)據(jù)。 多通道 輔助模塊 設(shè)計(jì) 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(gè)單通道采集系統(tǒng)運(yùn)行完善，具體介紹如下： 圖 47 系統(tǒng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān) 圖 48 系統(tǒng)等待 圖 47 所示的為系統(tǒng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，其控制一個(gè)包含整個(gè)系統(tǒng)的條件結(jié)構(gòu)，由該開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)的工作開(kāi)始； 圖 48 所示的為系統(tǒng)等待，即當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)未開(kāi)啟時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)過(guò) 10ms 的等待，繼續(xù)判斷之前的系統(tǒng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)； 多頭微試樣蠕變?cè)囼?yàn)裝置位移采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 35 圖 49 創(chuàng)建文本文件 圖 49 所示的為當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)啟動(dòng)后，會(huì)進(jìn)行層疊式順序結(jié)構(gòu)的第一步，即創(chuàng)建文本文件，其中常數(shù) 4 代表創(chuàng)建新文件的操作。 多通道數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊設(shè)計(jì) 至此，多通道的數(shù)據(jù)采集、處理、顯示基本完成，但還最終需將所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，便于后續(xù)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究與計(jì)算。 而在數(shù)據(jù)顯示這塊，主要為了保證讓試驗(yàn)人員可以在試驗(yàn)過(guò)程中看到其位移相對(duì)值的變化趨勢(shì)，因此需要將數(shù)據(jù)表示在波形圖表上。具體的工作流程如下： （ 1） 先設(shè)定接口程序的各個(gè)工作數(shù)據(jù)，即采集方式、通道、上下限與驅(qū)動(dòng)； （ 2） 系統(tǒng)系統(tǒng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)按下后，開(kāi)始采集； （ 3） 多通道的每個(gè)端口瞬時(shí)采集 100 個(gè)信號(hào)，單個(gè)信號(hào)采集的間隔取決于處理器執(zhí)行時(shí)所需要的工作時(shí)間； （ 4） 將所采集到的多通道數(shù)據(jù)信號(hào)顯示于前面板波形圖表與數(shù)組顯示框中； （ 5） 將多路數(shù)據(jù)送至后續(xù)模塊； （ 6） 待人為設(shè)定的時(shí)間間隔后，繼續(xù)每個(gè)通道采集 100 個(gè)電壓信號(hào)。 多通道數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì) 基于 LabVIEW 的多通道采集存在部分不穩(wěn)定性問(wèn)題，比如初期所設(shè)計(jì)的單通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在進(jìn)行單通道數(shù)據(jù)流時(shí)十分穩(wěn)定，但當(dāng)數(shù)據(jù)通道擴(kuò)張為 2 條甚至更多時(shí)。采集的數(shù)據(jù)與圖形符合理論趨勢(shì)，了解所設(shè)計(jì)的單通道采集系統(tǒng)可以滿足長(zhǎng)時(shí)間大容量的數(shù)據(jù)采集與儲(chǔ)存。 20 多頭微試樣蠕變?cè)囼?yàn)裝置位移采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊的設(shè)計(jì) 如下圖 36 所示即為設(shè)計(jì)的儲(chǔ)存模塊，選用寫(xiě)入文本文件，即 txt 文件用于 儲(chǔ)存，相比與 excel 格式， txt 文件形式具有容量大、工作穩(wěn)定、保存方便等功能，除讀取數(shù)據(jù)功能相較于 excel 較弱以外，在大容量、長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)儲(chǔ)存中較為常用。 數(shù)據(jù)處理模塊的工作流程 上述的數(shù)據(jù)處理模塊所實(shí)現(xiàn)的功能為將所采集數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理，得到所需的實(shí)際位移量，具體工作流程如下： （ 1） 將動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至數(shù)組類型，并通過(guò)索引選擇對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)列； （ 2） 將數(shù)據(jù)通入低通濾波器，進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波，獲得合理的信號(hào)，去除干擾； （ 3） 將通過(guò)濾波的信號(hào)， 輸出顯示，并且進(jìn)行公示運(yùn)算，得出位移傳感器實(shí)際的絕對(duì)位移數(shù)據(jù)； （ 4） 將絕對(duì)位移數(shù)據(jù)減去位移值零點(diǎn)，獲得相對(duì)位移值； （ 5） 繼續(xù)數(shù)據(jù)處理。其所采集的信號(hào)為初始數(shù)據(jù)，即位移傳感器在測(cè)量時(shí)所產(chǎn)生的電壓信號(hào)； “Rate(Hz)”與 “Timeout(s)”為接口程序的頻率與工作間隔，通過(guò)前面板的人為設(shè)定輸入，默認(rèn)頻率為 100000Hz，工作間隔為 10s； “Stop”與 “Stopped”為接口程序停止工作的信號(hào)輸入與工作狀態(tài)顯示，通過(guò)按下前面板的所對(duì)應(yīng)的 “Stop”按鈕可以停止接口程序的數(shù)據(jù)通信，此時(shí) “Stopped”所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)顯示燈亮； “error out”為錯(cuò)誤輸出，對(duì)應(yīng)前面板的數(shù)據(jù)框，將錯(cuò)誤信號(hào)輸出； “單路數(shù)據(jù)綜合顯示 ”對(duì)應(yīng)前面板的波形圖表，其功能為在采集過(guò)程中實(shí)時(shí)觀察采集的數(shù)據(jù)信號(hào)； “選擇信號(hào) ”能實(shí)現(xiàn)接口程序傳輸信號(hào)時(shí)的選擇功能，選擇對(duì)應(yīng)信號(hào)輸入的端口。 本章小結(jié) 該章內(nèi)容 介紹整個(gè)系統(tǒng)的硬件搭建， 包括整個(gè)系統(tǒng)的基本采集初端 平臺(tái) ——多頭微試樣蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)，以及其中的關(guān)鍵部分熱風(fēng)循環(huán)式恒溫爐； PC 機(jī)、位移傳感器、數(shù)據(jù)采集卡以及其連接方式的介紹。由于差分輸入時(shí)，是判斷兩個(gè)信號(hào)線的電壓差。 凌華 PCI9221 提供 2 個(gè) 16 位的靜態(tài)模擬輸出，可用于一般直流電壓信號(hào)控制的應(yīng)用。良好的抗干擾性與抗振性變成了必要條件。如原料、中藥飲水、浸膏、粉劑、顆粒、脫水蔬菜等。有效地提升了試驗(yàn)效率，減少了人力、物力資源浪費(fèi)，也方便了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的后續(xù)處理 [30]。并于后部分簡(jiǎn)單介紹了論文的主要研究?jī)?nèi)容、技術(shù)路線與結(jié)構(gòu)安排。表 表示了常用位移傳感器的性能對(duì)比。流程圖中包括前面板上的控件的連線端子 ，還有一些前面板 各參量之間的數(shù)學(xué)及邏輯關(guān)系 例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。使用該語(yǔ)言編程時(shí)，基本不寫(xiě)程序代碼，取而代之的是流程圖，其編程過(guò)程就是通過(guò)圖形符號(hào)描述程序的行為。下面的框圖 16 反映了常見(jiàn)的虛擬儀器方案。 圖 15 表示了數(shù)據(jù)采集的結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)采集試樣的變形數(shù)據(jù)（擾度），并通過(guò)轉(zhuǎn)換公式將采集到的數(shù)據(jù)最終轉(zhuǎn)換為所需的材料性能參數(shù)。溫度越高或應(yīng)力越大，蠕變現(xiàn)象越顯著。 而這種多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，保證了多頭微試樣蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)在進(jìn)行多路試樣試驗(yàn)時(shí)的數(shù)據(jù)采集。該方法是一種材料機(jī) 械性能試驗(yàn)，可測(cè)試出材料的持久強(qiáng)度（即在一定溫度下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)不產(chǎn)生斷裂的最大應(yīng)力）與蠕變極限（表示材料抵抗蠕變能力大小的指標(biāo)，一般用規(guī)定溫度下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到一定總變形量的應(yīng)力值表示），這兩個(gè)指標(biāo)是重要的設(shè)計(jì)與安全性檢測(cè)依據(jù)。 微試樣蠕變?cè)囼?yàn)法 能夠利用尺寸極其微小的試樣對(duì)服役材料進(jìn)行失效分析和壽命評(píng)估。譬如，核電設(shè)備中有許多金屬結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期服役于高溫環(huán)境，在復(fù)雜載荷作用下設(shè)備中的缺陷隨時(shí)間發(fā)生擴(kuò)展，迫使構(gòu)件發(fā)生斷裂并導(dǎo)致災(zāi)難性后果。系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括對(duì)試驗(yàn)中多個(gè)試樣的撓度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、虛擬儀器界面設(shè)計(jì)以及后期的蠕變參數(shù)反演程序設(shè)計(jì)。一旦因設(shè)備事故而 非計(jì)劃停車，將可能造成重大損失。而在某些微小裝置可靠性的研究中，有時(shí)也會(huì)因所取試樣體積太小，無(wú)法滿足傳統(tǒng)性能試驗(yàn)對(duì)試樣尺寸的要求，而導(dǎo)致試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行。許多應(yīng)用使用插入式設(shè)備采集數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)直接傳送到計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，而在一些其他應(yīng)用中數(shù)據(jù)采集硬件和 PC 分離，通過(guò)并行或串行接口和 PC 相連。虛擬儀器利用計(jì)算機(jī)來(lái)控制與其連接的具有儀器功能的硬件，能夠完成對(duì)輸入、輸出信號(hào)的采集、控制、數(shù)據(jù)分析和顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)儀器的功能。這是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。圖 17 所示是本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集程序 的前面板，上面以曲線的方式和數(shù)字的形式顯示了所采集的一系列位移信號(hào)?，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(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)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(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了 [28]。第六章為結(jié)論與展望 。即使只針對(duì)一種材料，倘若進(jìn)行多次試驗(yàn)，其結(jié)果也會(huì)存在些許差異 [29]。 （ 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(mén)的生產(chǎn)車間或?qū)嶒?yàn)室，其可創(chuàng)造并長(zhǎng)時(shí)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。而當(dāng)因開(kāi)關(guān)門(mén)動(dòng)作或其他干擾現(xiàn)象引起溫度值發(fā)生擺動(dòng)時(shí)，則通過(guò)溫度控制系統(tǒng)來(lái)調(diào)整加熱元件的功率，從而調(diào)整爐內(nèi)溫度，保證恒溫。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(tái)架的上支撐板上并可方便的調(diào)整位置。而單端輸入的一線變化時(shí)， GND 不變，所以電壓差變化較大，抗干擾性較差。目前流行的 LVDS（ low voltage differential signaling）就是指這種小振幅差分信號(hào)技術(shù)。同時(shí)數(shù)據(jù)采集時(shí)需通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)人為設(shè)定所需要的采集頻率、間隔時(shí)間，保證所采集數(shù)據(jù)的有效性。 數(shù)據(jù)處理模塊的實(shí)現(xiàn) 所設(shè)計(jì)的單通道數(shù)據(jù)處理模塊如下圖 33 所示，下面對(duì)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?cè)囼?yàn)裝置位移采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) “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(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)這一函數(shù)，將動(dòng)態(tài)函數(shù)類型轉(zhuǎn)換為數(shù)組類型； 兩個(gè) “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(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行濾波。 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示模塊的工作流程 上述的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示模塊所實(shí)現(xiàn)的功能為將所得出的位移相對(duì)值根據(jù)實(shí)際時(shí)間形成時(shí)間 位移波形圖表，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，具體的工作流程如下： （ 1） 顯示位移相對(duì)值； （ 2） 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至數(shù)組類型； （ 3） 獲取實(shí)際時(shí)間，獲取描點(diǎn)的真實(shí)時(shí)間間隔（初期人為設(shè)定），并將上述數(shù)據(jù)與位移相對(duì)值輸入 “創(chuàng)建波形 ”函數(shù)； （ 4） 通過(guò)波形圖表形成第一路位移整體趨勢(shì)圖，實(shí)時(shí)觀察實(shí)際位移相對(duì)值。 （ 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(hào)，輸入至數(shù)據(jù)處理模塊； b. 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)類型，通過(guò)低通濾波器去除干擾，獲得合理的數(shù)據(jù)信號(hào)； c. 進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，轉(zhuǎn)換至絕對(duì)位移值，再結(jié)合第一路位移值零點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，獲得相對(duì)位移值； d. 將相對(duì)位移值作為 Y 值，結(jié)合實(shí)際時(shí)間，繪制時(shí)間 位移波形圖表，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)； e. 將相對(duì)位移值送入數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊，獲取存儲(chǔ)的絕對(duì)時(shí)間與存儲(chǔ)的相對(duì)時(shí)間，將上述三個(gè)數(shù)據(jù)寫(xiě)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(gè)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?cè)囼?yàn)裝置位移采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 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(zhǎng)達(dá) 600 小時(shí)微試樣蠕變?cè)囼?yàn)所采集的單通道數(shù)據(jù) txt 文件。見(jiàn) 下圖 41，為三個(gè)通道進(jìn)行采集時(shí)在 300 個(gè)小時(shí)之后出現(xiàn)較為嚴(yán)重的數(shù)據(jù)跳點(diǎn)與波動(dòng)。但由于存在測(cè)量系統(tǒng)誤差，電壓會(huì)出現(xiàn)微小波動(dòng)，并且在采集時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡與軟硬件接口程序時(shí)也會(huì)帶入干擾，故每次采集 100 個(gè)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。 數(shù)據(jù)處理顯示模塊的實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)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(guò)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(jì)算。 “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(duì)值顯示于前面板對(duì)應(yīng)的顯示框中。文件名通過(guò)創(chuàng)建文。 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(gè)信號(hào)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理，得到所需的位移相對(duì)量，并做出時(shí)間 位移波形圖表，用于試驗(yàn)人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，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(duì)應(yīng)通道的數(shù)組列； 32 多頭微試樣蠕變?cè)囼?yàn)裝置位移采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （ 2） 進(jìn)行判定，采集時(shí)間是否不低于 20 小時(shí)； （ 3） 若低于 20 小時(shí)，則對(duì)對(duì)應(yīng)通道的 100 個(gè)數(shù)據(jù)按升序排列，選擇中間的第 20至第 80 的 60 個(gè)數(shù)；若采集時(shí)間超過(guò)或者等于 20 個(gè)小時(shí)，則進(jìn)行差值算法，將每一個(gè)數(shù)據(jù)與參照量即上次循環(huán)中所處理過(guò)的電壓信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，其差值超過(guò)一定范圍的自動(dòng)去除，在范圍內(nèi)的可以保留； （ 4） 將通過(guò)篩選的數(shù)據(jù)創(chuàng)建成一個(gè)數(shù)組，求其數(shù)組元素的平均值，得到一個(gè)已經(jīng)過(guò)均化誤差與去除干擾的信號(hào)數(shù)據(jù)，同時(shí)該數(shù)據(jù)也將作為下一次循環(huán)的參照量； （ 5） 對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的計(jì)算，得到實(shí)際位移傳感器所測(cè)量得到的絕對(duì)位移值； （ 6） 將絕對(duì)位 移數(shù)據(jù)減去位移值零點(diǎn)，獲得相對(duì)位移值； （ 7） 在前面板對(duì)應(yīng)的顯示框顯示位移相對(duì)值； （ 8） 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至數(shù)組類型；