土工布是一种新型工程用材料，有加强、排水、分隔、防渗等作用…，在我国铁路、公路、机场建设、水土保持等领域发挥着重要的作用旧‘41。目前针对土工布胀破性能进行测试的仪器却并不多见，为提高我国在土工布检测方面的自动化水平，减小测试的误差，本文研制了基于膜片补偿的土工布胀破性能测试系统。

一、测试原理
测试系统由计算机、数据采集模块、执行机构组成。执行机构中的步进电动机驱动器接收计算机发出的脉冲和方向信号，再驱动步进电动机带动测试台推动活塞，向土工布施加压力并逐渐加压，当膜片上覆盖的土工布试样胀破时，由数据采集模块中的PCI．1711数据采集卡采集位移传感器和压力传感器输出的信号，l’位移传感器检测试样胀破时的大扩张度，24、3。、4’位移传感器检测试样胀破时破裂处鼓包的数据，用于补偿计算，压力传感器检测试样胀破过程中注液压力变化，采集到的数据经过数值变换、A／D转换进入计算机，经过软件滤波等处理，得到流体的注液速率和大压力值，用大压力值减去已知的弹性膜片标准值得到大胀破力，再除以试验面积即得胀破强度。

二、硬件构成
系统选用计算机控制，驱动控制卡和数据采集卡分别采用研华公司生产的PCI．1240和PCI．1711，它们以性能稳定，功能强，价格低等优势在运动控制和数据采集系统中得到广泛应用”“1；压力传感器选用RL-C04B S，该传感器具有s型弹性体结构，精度高，稳定性好一。，量程为0—4 000 N；位移传感器选用结构紧凑，方便使用的LVDT．FX81 DC传感器11…，结构形式为铁芯导向回弹式，电感型，量程为±100 mill，精度为0．1级；选用步科公司生产的2S86Q-03088两相混合式步进电动机；其驱动器选用步科公司生产的2H1060两相双极整半步型；标准膜片选用北京市某铝加T厂生产的符合国家标准GB3198--1996{工业用纯铝箔》的熟制铝箔片，本文对膜片进行了对比试验和基准标定，各项技术指标符合试验要求。

三、系统软件设计
系统软件采用高效可视化编程软件VisualBasic 6．0实现，安装好驱动控制卡和数据采集卡的驱动程序后，将系统自带的模块P1240．bas和Driver．bas模块添加到程序中，软件系统主要由步进电动机驱动模块、数据采集模块和数据存储模块组成。
1、步进电动机驱动模块
系统模块的主要功能是驱动控制卡控制步进电动机驱动器，在Windows下采用32位动态链接库驱动程序，此模块被调用后，第1步先安装板卡内自带的驱动程序，生成帮助文件，帮助文件中有驱动函数的具体定义，驱动函数基本上包括了设备函数部分和操作函数部分。在帮助文件中也可以杏到所有数据结构的具体定义。对驱动函数的调用非常方便，然后直接像VB6．0中的函数一样调用即可。
2、数据采集模块
此系统模块的主要任务是由PCI．1711数据采集卡实现对压力传感器和l’、2’、3‘、4‘位移传感器的数据采集和数据处理，在Windows下采用32位动态链接库驱动程序，在调用函数时，也要先在模块中声明要调用的函数所在的动态链接库再调用。例如在模块中用Declare Function定义DRV—DeviceOpen函数在adsapi32．dll链接库中，在以后编程过程中可直接使用DRV—DeviceOpen函数，实现对PCI一171l数据采集卡的底层操作。系统采用软件触发的方式进行采集，软件触发的方法比较容易实现，数据采集流程图如图3所示。
可用DRV—DeviceOpen(DeviceNumber，DeviceHandle)函数打开数据采集设备，DeviceNumber是数据采集的通道，系统的DeviceNumber是005，即1个压力传感器、4个位移传感器，用DRV—MAIConfig函数设置1个压力传感器和4个位移传感器输入值所在数据采集通道取值范围。DRV—MAIVoltageIn函数读取指定数据采集通道的电压值。需先配置采集卡，再采集数据。使用函数来配置采集卡，首先要对其参数ptMAIConfig的各个成员赋值后，调用函数DRV—MAIConfig(DeviceHandle，ptMAIConfig)，然后对参数ptMAIVoltageIn各个成员赋值，使用函数DRV—MAIVoltageln(DevieeHandle，ptMAIVoltageln)得到电压量。
3、数据存储模块
1个试样完成数据采集、处理后，得到的成功测试数据存放数据库中备用。
Set sjdb =DBEngine． Workspaces(0)．OpenDatabase(”．＼sqxdat＼sqx97．mdb”)’OpenDatebase方法打开1个数据库，使用set指向自己建立的数据库。
With ree
．AddNew
．Fields(“委托单位”)=Ⅱ(1)
．Fields(“产品名称”)=a(2)
．Update
’存数据库。
End With将试验数据记录更新到数据库中。该试样测试结束。

四、结果与分析
试验
系统中输入数据采集卡PCI-1711的压力和位移模拟量，都是以电压的形式，如果接错就有可能损坏系统，在PCI一1711卡上信号输入端，选择68引脚接压力传感器，34引脚到37引脚接l’、2。、3。、4。位移传感器。每个传感器的地接到60引脚和26引脚。本文选择面密度为350、200、150 g／m2 3种样品进行检测，分别以1、2、3表示，然后对每种样品测试胀破强度并求出补偿后的胀破强度，结果见表1。
表1列出了l、2、3号3种试样的测试值，其中实测值为补偿前的测试数据，测试条件为：常压、25℃、相对湿度60％。从所测数据可看出，补偿后的值一般比实际值略小。因为试样在膜片的作用下胀破的地方先鼓包，再破裂。鼓起的包有一定的容量，补偿后注入膜片下的液体比没补偿时要多这个容积，膜片会胀得更大一些，减去膜片张力值就会更多，因为减去的是计算得到标准膜片的标定值，所以算出的值就会小一些。

五、结语
系统选用驱动卡PCI．1240控制步进电动机带动加压装置对试样加压，高速数据采集卡PCI一171l通过提高数据的采样传输速度，极大提高了采集数据的精度。利用该卡的强大功能对所测得的数据进行处理、分析，可使得到的数据更为准确。用膜片补偿的方法对测试结果使用数学模型进行分析、修正，对提高我国土工布的自动检测水平具有现实意义。

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