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土工布胀破性能测试系统的研制方案

来源: /  作者:   时间: 2016/4/27 8:54:40

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最大扩张度,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最大压力值,用最大压力值减去已知的弹性膜片标准值得到最大胀破力,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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