【正文】 各參量之間的數(shù)學及邏輯關系 例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。并于后部分簡單介紹了論文的主要研究內(nèi)容、技術路線與結(jié)構(gòu)安排。如原料、中藥飲水、浸膏、粉劑、顆粒、脫水蔬菜等。 凌華 PCI9221 提供 2 個 16 位的靜態(tài)模擬輸出，可用于一般直流電壓信號控制的應用。 本章小結(jié) 該章內(nèi)容 介紹整個系統(tǒng)的硬件搭建， 包括整個系統(tǒng)的基本采集初端 平臺 ——多頭微試樣蠕變試驗機，以及其中的關鍵部分熱風循環(huán)式恒溫爐； PC 機、位移傳感器、數(shù)據(jù)采集卡以及其連接方式的介紹。 數(shù)據(jù)處理模塊的工作流程 上述的數(shù)據(jù)處理模塊所實現(xiàn)的功能為將所采集數(shù)據(jù)經(jīng)過處理，得到所需的實際位移量，具體工作流程如下： （ 1） 將動態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至數(shù)組類型，并通過索引選擇對應的數(shù)據(jù)列； （ 2） 將數(shù)據(jù)通入低通濾波器，進行數(shù)據(jù)濾波，獲得合理的信號，去除干擾； （ 3） 將通過濾波的信號， 輸出顯示，并且進行公示運算，得出位移傳感器實際的絕對位移數(shù)據(jù)； （ 4） 將絕對位移數(shù)據(jù)減去位移值零點，獲得相對位移值； （ 5） 繼續(xù)數(shù)據(jù)處理。采集的數(shù)據(jù)與圖形符合理論趨勢，了解所設計的單通道采集系統(tǒng)可以滿足長時間大容量的數(shù)據(jù)采集與儲存。具體的工作流程如下： （ 1） 先設定接口程序的各個工作數(shù)據(jù)，即采集方式、通道、上下限與驅(qū)動； （ 2） 系統(tǒng)系統(tǒng)啟動開關按下后，開始采集； （ 3） 多通道的每個端口瞬時采集 100 個信號，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； （ 4） 將所采集到的多通道數(shù)據(jù)信號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） 待人為設定的時間間隔后，繼續(xù)每個通道采集 100 個電壓信號。 多通道數(shù)據(jù)儲存模塊設計 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)進行儲存，便于后續(xù)對試驗數(shù)據(jù)進行研究與計算。 Part2： “數(shù)組大小 ”獲取數(shù)組中的元素個數(shù)； “求和 ”將數(shù)組中的元素值全部疊加得到總值； “未處理 1”即為通過處理后的電壓信號； “第一路乘數(shù) ”、 “第一路加數(shù) ”都為人為設定的常數(shù)，目的為將經(jīng)數(shù)據(jù)處理后的信號數(shù)據(jù)通過公式計算，從而得到實際 測量所得的絕對位移值 “第一路初值 ”為通過上述的計算所得出實際絕對位移值； “第一路位移值零點 ”也人為設定的初始位移值，用于獲得相對位移值，該值也為最后我們所需的數(shù)據(jù)。 說明下每次需采集 100 個信號的原因：所采集的信號為位移傳感器所得到的電壓 信號，這 100 信號采集的間隔非常短，近乎于 104 秒，因此理論上信號可以看作同時取得，28 多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設計 應為相同值。 e. 實驗結(jié)束后，可以通過關閉 LabVIEW 軟件來停止系統(tǒng)； f. 獲得 已保存 數(shù)據(jù)的文本文件，進行下一步的數(shù)據(jù)研究與計算。故數(shù)據(jù)處理模塊的功能主要為去除干擾，得出合理的電壓信號，并通過計算公式最終獲得出所需要并可以進行儲存的實際位移量。 （ 3） 時序定 位精確，由于差分信號的開關變化是位于兩個信號的交點，而不像普通單端信號依靠高低兩個閾值電壓判斷，因而受工藝，溫度的影響小，能降低時序上的誤差，同時也更適合于低幅度信號的電路。5mm （ 2） 綜合精度： ≤％（ F、 S） （ 3） 靈敏度： 150μv／ μm （ 4） 分辨率 ： （選用 4 位半數(shù)顯儀） （ 5） 重復偏差： ≤％（ F、 S） （ 6） 溫度系數(shù)： ≤％（ F、 S） /℃ （ 7） 工作環(huán)境：溫度 0～ 45℃ ，相對濕度 30～ 85％ （ 8） 電源：～ 220V177。下為恒溫爐的基本介紹。第一章為前言，對該論文進行概述，并介紹相關領域的技術背景；在第二章具體介紹系統(tǒng)硬件的選擇與應用；接下來，第三章與第四章給出了整個單通道與多通道位移采集系統(tǒng)的設計方案， 以及各個模塊的 構(gòu)建模式與編寫方法，以及整體的界面外觀設計；第五章是在前 四章建立的系統(tǒng) 基礎上構(gòu)建蠕變參數(shù)反演程序。 前面板是圖形用戶界面，也就是 VI 的虛擬儀器面板，這一界面上有用戶輸入和顯示輸出兩類對象，具體表現(xiàn)有開關、旋鈕、圖形以及其他控制（ control）和顯示對象（ indicator）。虛擬儀器的出現(xiàn)是儀器發(fā)展史上的一場革命，代表著儀器發(fā)展的最新方向和潮流。 圖 11 典型的蠕變曲線 圖 12 傳統(tǒng)的單軸蠕變試驗機 傳統(tǒng)單軸拉伸試驗采用標準試樣獲取材料的蠕變力學性能，但往往需要較多材料，且大量取材也會對原設備帶來破壞，影響設備的正常運行。 本次課題基于 LabVIEW 虛擬儀器軟件，針對于實驗室現(xiàn)有的多頭蠕變試驗機進行多通道位移數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計。 針對 蠕變試驗耗時長，試驗影響因素多，實驗室開發(fā)了多頭微試樣 蠕變試驗機，可實現(xiàn)多個試樣、一種或多種蠕變試驗方法同時進行試驗。提高了試驗效率，減少了實驗操作量，加快了研究進度。圖 13 表示了三點彎、懸臂梁和小沖桿微試樣蠕變試驗方法。 被測對象信號調(diào)理數(shù)據(jù)采集卡虛擬儀器面板數(shù)據(jù)處理DAQ 板卡 /D A/D Buffer (FIFO) 外觸發(fā) 驅(qū) 動 程 序 虛擬儀器 程序 內(nèi)存 Buffer 硬件 顯示 多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設計 5 圖 16 常見的虛擬儀器方案 虛擬儀器的研究中涉及的基礎理論主要有計算機數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號處理。如下，圖 18 是圖 17 的流程圖。該章為之后整個課題的展開鋪下了基礎。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(nèi)條 件，來滿足實驗環(huán)境需求。該產(chǎn)品支持自動校正功能，通過板卡內(nèi)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。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。 單通道數(shù)據(jù)實時顯示模塊設計 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。 圖 316 600 小時的蠕變位移試驗時間 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)實時顯示模塊、數(shù)據(jù)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。 多通道數(shù)據(jù)處理顯示模塊設計 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)，進入數(shù)據(jù)處理顯示模塊。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。當采集歷時大于等于 20 小時后，條件結(jié)構(gòu)運行 “真 ”狀態(tài)的程序；當采集歷時小于 20 小時時，條件結(jié)構(gòu)運行 “假 ”狀態(tài)的程序；（ 20 個小時也為人為設定的值，可改，但需要在程序框圖中改） “條件結(jié)構(gòu) ”該條件結(jié)構(gòu)為當運行 “真 ”狀態(tài)時，即采取差值算法進行數(shù)據(jù)處理，當運行 “假 ”狀態(tài)時，采取去除兩端極值的方法； “一維數(shù)組排序 ”對一維的數(shù)組按照升序進行排列； 多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設計 31 “數(shù)組子集 ”選取數(shù)組中的部分子數(shù)組，根據(jù)初始位置與長度截取，所需要的子數(shù)組，默認為選取第 20 至第 80 之間的 60 個數(shù)； “未處理 1”為局部變量，對應 Part2 的未處理 1，為前一次經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，均化誤差，去除干擾后的電壓信號數(shù)據(jù)，在此作為差值算法的參照量； “差值 ”為一人為設定的常數(shù)，對應前面板的輸入框，該常數(shù)為相對于參照量進行差值計算時的要求范圍； “創(chuàng)建數(shù)組 ”在圖中為將一個一維零元素數(shù)組與經(jīng)過篩選的數(shù)組元素合并創(chuàng)建數(shù)組，即在通過差值算法后，范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)繼續(xù)保留，范圍外的數(shù)據(jù)將被去除，最終只得到由符合要求的數(shù)據(jù)所組成的一維數(shù)組。 數(shù)據(jù)采集模塊的實現(xiàn) 下圖 43 為針對多通道所設計的數(shù)據(jù)采集模塊，先前相比，采取差分方式，每次循環(huán)采集 100 個電壓信號的方式，來保證后期數(shù)據(jù)處理時可以基于較多數(shù)據(jù)樣本，從而能夠較好地實現(xiàn)均化誤差與去除干擾的功能。 單通道采集系統(tǒng)的實現(xiàn) 系統(tǒng)的工作流程 整個單通道系統(tǒng)的設計基本已經(jīng)介紹完畢，下面對系統(tǒng)的工作流程做一具體介紹，以了解系統(tǒng)如何實現(xiàn)： （ 1） 操作： a. 開始運行 LabVIEW，在前面板上人為設定參數(shù)，所需要設定的參數(shù)有：輸出文件表頭名、 Timeout、 Rate、描點的真實時間間隔、采集時間間隔調(diào)節(jié)、第一路位移值零點、數(shù)據(jù)存儲頻率調(diào)節(jié)； b. 打開系統(tǒng)啟動開關，開始采集，采集過程中可以點擊采集停止開關，暫停采集，再點擊則繼續(xù)； c. 點擊一路清零按鈕，再點擊數(shù)據(jù)存儲開關，開始數(shù)據(jù)存儲； d. 整個過程要保證各種軟硬件處于正常穩(wěn)定的工作狀態(tài)，不允許有較大的振動，不允許斷電。 單通道數(shù)據(jù)處理模塊設計 在先前的數(shù)據(jù)采集模塊中，將采集的信號數(shù)據(jù)，輸入進數(shù)據(jù)處理模塊。 （ 2） 能有效抑制 EMI，同樣的道理，由于兩根信號的極性相反，他們對外輻射多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設計 15 的電磁場可以相互抵消，耦合的越緊密，泄放到外界的電磁能量越少。具體技術指標如下： （ 1） 測量范圍： 177。 圖 21 多頭微試樣蠕變試驗機 10 多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設計 圖 22 試驗機上部的加載系統(tǒng)與位移測量輔助裝置 熱風循環(huán)式恒溫爐 本 研究 設計了多頭蠕變試驗機中的關鍵硬件 ——熱風循環(huán)式恒溫爐，功能為試驗機在進行蠕變試驗時，提供長時間恒溫的試驗環(huán)境。 技術路線 結(jié)構(gòu)安排 本論文是以研究數(shù)據(jù)采集技術為目的，針對實驗室現(xiàn)有的多頭蠕變試驗機，基于LabVIEW 平臺進行實現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)信號的采集、篩選、儲存以及處理等。 LabVIEW 應用程序，即虛擬儀器（ VI）的構(gòu)成主要包括前面板（ front panel）、流程圖 （ block diagram）以及圖標 /連結(jié)器 (icon/connector)三部分。隨著計算機總線技術、軟件技術的發(fā)展，自動測試系統(tǒng)發(fā)生了巨大的變化。蠕變曲線與單軸蠕變試驗機如圖 11 與 12 所示。通過加載系統(tǒng)、熱風循環(huán)式加熱爐等設備創(chuàng)造了恒溫、恒載荷的條件，并可以長時間運轉(zhuǎn)。 本課題針對該多頭蠕變試驗裝置， 重新 設計 了恒溫爐，并基于 LabVIEW 平臺設計 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) 。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)。 多通道數(shù)據(jù)采集 （ 1） DAQ 系統(tǒng) 在計算機廣泛應用的今天，數(shù)據(jù)采集的重要性是十分顯著的。目前在這一領域內(nèi)，使用較為廣泛的計算機語言是美國 NI 公司的 LabVIEW。 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。 多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設計 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，這導致了實驗效率較為低下。 （ 2） 工作原理 熱風循環(huán)式恒溫爐采用風機循環(huán)送風方式，風循環(huán)均勻高效。 圖 26 為凌華 PCI 9221I 采集卡與其引腳分配圖。 16 多頭微試樣蠕變試驗裝置位移采集系統(tǒng)的設計 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。 數(shù)據(jù)實時顯示模塊的實現(xiàn) 所設計的單通道數(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。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。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。 數(shù)據(jù)儲存模塊的設計 如下圖 46 所示即為設計的多通道 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