基于虚拟仪器技术的应变测量.doc

基于虚拟仪器技术的应变测量摘要:介绍在LabVIEW平台下设计应变测量系统的方法。LabVIEW在测试测量领域有着卓越的优势,是仪器开发领域的一个新的发展方向。该文给出了它的一个简单应用,实现了对应力应变信号的实时数据采集和检测。本文采集自网络,本站发布的论文均是优质论文,供学****和研究使用,文中立场与本网站无关,版权和著作权归原作者所有,如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息,如果需要分享,请保留本段说明。关键词:应变片;虚拟仪器技术;数据采集卡;应变量;灵敏系数;应变测量;采样数据;应力测量;温度效应;低通滤波中图分类号::A 1虚拟仪器技术与LabVIEW 虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件完成各种测试、测量和自动化的应用。虚拟仪器技术具有性能高,扩展性强,开发时间少及出色的集成能力等优势。基于虚拟仪器技术可以开发适应不同应用场合的虚拟仪器测试方案,更好地组建自动化程度较高,数据处理分析能力较强的测试系统口。Lab-VIEW是一个具有革命性的图形化开发环境,内置信号采集、测量分析与数据显示功能,摒弃了传统开发工具的复杂性,在提供强大功能的同时,还保证了系统的灵活性;LabVIEW将广泛的数据采集、分析与显示功能集中在同一个环境中,可以在自己的平台上无缝地集成一套完整的应用方案Ⅲ。正因为具有如此巨大的优点,使它成为建立测试与测控系统的最佳选择。 2应变测量原理半导体应变片可用于应力测量和应力分析,以及作为各种传感器的力一电转换元件,它基于金属丝在受拉或受压后发生弹性形变,其电阻值也随之产生相应的变化这一物理特性实现的。在金属丝变形的弹性范围内,电阻的相对变化△R/R与应变△L/L成正比,因而△R/R=K△L/L。其中,K为电阻应变片的灵敏系数。用应变片测量应变或应力时,是将应变片粘贴于被测对象上,在外力作用下,被测对象表面产生微小机械变形,粘贴在其表面上的应变片亦随其发生相同的变化,因此应变片的电阻也发生相应的变化。当压力F在一定范围内时,应变εx以一个常数正比于F。式中:L为两孔中心距的50%;E为梁的弹性模量;b为梁的宽度;h为孔上下最薄处的厚度。如图1所示,在双孔梁的上下两端面分别对应孔的顶端处贴上电阻应变片,将它们按图1(b)所示的方式组成全桥测量电路。这种桥式测量电路,可以灵敏地测量极微小的电阻变化。当弹性体受物体作用时,弹性体便产生弹性形变,粘在其表面的电阻应变片则随其同步变形,因而改变了它们的电阻值。由于电阻应变片组成的桥式电路是平衡的,而电阻应变片的电阻变化会引起电桥的不平衡,因而输出电压信号,该信号与梁端的受力F成正比。当力F使单个应变片的电阻变化△R时,全桥测量电路的输出电压U0=U△R/R。应变测试过程如图2所示。其中,信号调理电路包括信号放大和滤波,其作用是对信号进行必要的调理。如果选用NI公司具有信号调理模块的数据采集卡,则不必再另外设计信号调理电路。本文选用LabJack公司的U12数据采集卡作为数据采集设备,设计信号调理电路。 3应变片选用--BP型半导体应变片 BP型半导体应变片可用于应力测量和应力分析,并作为各种传感器的力-电转换元件。它们具有灵敏度高(比金属应变片大50~100倍左右),机械滞后小,体积小,耗电少等优点。其高的灵敏度使输出信号电平增大几十倍