多通道应变测试系统的研究

本课题应用与高校材料力学实验教学中，为提高实验力学教学水平，我实验室研制出新一代的多通道应变测试系统。本系统采用FPGA+USB的硬件构成极大的提高了数据传输速率，解决了以往因数据传输速率的限制而无法提高采样频率和扩展采样通道的问题。同时优化了数据实时显示设计。使得新一代多通道应变测试系统性能更优，效果更好。随着虚拟仪器在测试领域中的应用日益广泛，在上位机设计中，本系统利用LabVIEW设计出界面更加友好、功能更加强大的人机交互界面。同时，为了对瞬态激励信号进行深入研究，本系统设计了锤击实验，由锤击实验产生的激励脉冲被广泛应用于材料力学弹性膜量测试、模态分析以及锚杆无损检测等科学研究工作中。是材料力学中重要的实验项目之一。本文在介绍了应变电测原理以及力锤激励测试技术的基础上，提出了系统的整体设计方案，重点阐述了系统设计的数据采集和过程控制模块：对数据采集模块中的电桥自动调平衡、信号调理及FPGA控制A/D数据转换；过程控制模块中的上位机命令识别、分离等实时采集及控制部分进行了设计与调试。本文详细介绍了运用G语言LabVIEW开发环境设计的上位机软件，包括动态链接库的介绍、软面板各子模块的设计，实现了对载荷、力锤、应变信号的采集、处理、分析、实时显示以及过程控制等功能。文章最后通过对力学实验台构件进行理论分析，对锤击实验产生的力脉冲分析，结合对测试数据的分析，获得了较为满意的实验结果。本文结尾部分列举了整个系统的优缺点以及应用前景。