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落錘試驗(yàn)機(jī)原理以及組成部分
本文的目的是設(shè)計(jì)一種基于PXI數(shù)據(jù)采集卡的落錘試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)，重新設(shè)計(jì)其信號(hào)檢測(cè)，顯示和落錘試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)。它使主機(jī)的簡(jiǎn)單操作能夠?qū)崿F(xiàn)沖擊試驗(yàn)，制動(dòng)，沖擊，信號(hào)檢測(cè)，顯示和數(shù)據(jù)分析的提高，實(shí)現(xiàn)落錘試驗(yàn)機(jī)的智能化和自動(dòng)化。此外，落錘試驗(yàn)機(jī)儀還可以通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。當(dāng)改變測(cè)試所需的峰值或脈沖寬度時(shí)，將根據(jù)學(xué)習(xí)結(jié)果提供推薦的工作臺(tái)高度和襯墊厚度。
1沖擊試驗(yàn)原理
在沖擊試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)材料直接固定在桌面上或用夾子固定在桌面上，工作面升高到一定高度，然后松開后自由下落，使桌面底部與基座上的波形發(fā)生器碰撞，使臺(tái)面承受一個(gè)向上的沖擊載荷通過臺(tái)面?zhèn)鬟f到固定在臺(tái)面上的樣品，以實(shí)現(xiàn)對(duì)固定在工作臺(tái)上的產(chǎn)品的沖擊。此外，在工作臺(tái)上安裝加速度計(jì)，測(cè)量工作臺(tái)的加速度，相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)波形繪制加速時(shí)間曲線，并分析測(cè)試數(shù)據(jù)。
加速度計(jì)由相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路轉(zhuǎn)換成可收集的電壓信號(hào)，并連接到PXI數(shù)據(jù)采集卡的模擬信號(hào)采集通道。 PXI數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字I/O端口通過I/O控制板控制氣動(dòng)液壓設(shè)備。并收集編碼器和接近開關(guān)輸出信號(hào)。
2加速度采集
加速度計(jì)是一種能夠測(cè)量加速度的電子設(shè)備。常用的加速度計(jì)主要是壓電式的。原理是使用壓電陶瓷或石英晶體的壓電效應(yīng)。當(dāng)加速度計(jì)振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量被施加到壓電體上。組件上的力也會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)測(cè)得的振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率時(shí)，力的變化與測(cè)得的加速度成正比[3]。
常用的加速度傳感器是充電型加速度計(jì)（PE）和集成電子壓電（IEPE）。根據(jù)測(cè)試對(duì)象和測(cè)試環(huán)境，使用不同的加速度計(jì)，因此落錘試驗(yàn)機(jī)與兩個(gè)加速度計(jì)兼容。
3個(gè)I/O控制設(shè)備
設(shè)備的控制采用上位機(jī)的操作，以確保設(shè)備的自動(dòng)化和智能化。主要控制裝置是編碼器，氣動(dòng)液壓裝置和接近開關(guān)，由PXI數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字I/O端口控制和采集。由于這些設(shè)備不能由PXI數(shù)據(jù)采集卡直接采集或控制，因此I/O控制板就是在這里設(shè)計(jì)的。
3編碼器升降試驗(yàn)機(jī)臺(tái)采用油缸設(shè)備，確保臺(tái)面上升的穩(wěn)定性。氣動(dòng)制動(dòng)器用于制動(dòng)，制動(dòng)器的制動(dòng)時(shí)間由制動(dòng)器制動(dòng)部件實(shí)現(xiàn)，以防止工作臺(tái)的二次沖擊并損壞試驗(yàn)機(jī)。
4個(gè)PXI數(shù)據(jù)采集卡
在研究現(xiàn)有落錘試驗(yàn)機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)落錘試驗(yàn)機(jī)的采集和控制設(shè)備都是基于DSP或其他單片機(jī)。這種設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)成本低，但缺乏穩(wěn)定性和模塊性。有利于以后的擴(kuò)展和移植。鑒于此，研究開發(fā)了基于PXI數(shù)據(jù)采集卡的落錘試驗(yàn)機(jī)設(shè)備。
該系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)采集卡為NI PXI-6229，具有32位16位分辨率A/D通道，采樣率高達(dá)250 KS/s，充分保證了加速度信號(hào)采集的實(shí)時(shí)性和完整性;有48個(gè)雙向數(shù)字I/O端口，時(shí)鐘頻率為1 MHz，用于設(shè)備控制的時(shí)間控制。
5 PC設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)了一種基于PXI數(shù)據(jù)采集卡的落錘試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)。上位機(jī)可以通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)樣本數(shù)據(jù)，以幫助測(cè)試人員進(jìn)行測(cè)試。該系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高，穩(wěn)定性好，擴(kuò)展方便的優(yōu)點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)的電路在理論和實(shí)踐上得到了驗(yàn)證。落錘試驗(yàn)機(jī)運(yùn)行良好，可靠性高。
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