在建筑行業(yè)中，常常需要對水泥膠砂等試體作破型前抗壓強(qiáng)度的測試，而抗壓強(qiáng)度又與壓力試驗機(jī)的加載速率密切相關(guān)。國際上比較先進(jìn)的壓力試驗機(jī)都是恒加荷的，國內(nèi)建筑行業(yè)也已經(jīng)設(shè)計并制造電液一體化的壓力試驗機(jī)系統(tǒng)，采用微型計算機(jī)控制微小流量閥的輸出流量來達(dá)到恒加荷的要求。加載速率是否恒定，已經(jīng)成為衡量壓力試驗機(jī)精度的一項重要指標(biāo)，從設(shè)定的檢測值開始到產(chǎn)品破型前的過程中，加載速率應(yīng)在其基準(zhǔn)值的10%的誤差限內(nèi)，超出誤差限的點的百分比不大于2%。

j濟(jì)南試驗機(jī)廠本文設(shè)計的壓力試驗機(jī)精度檢測系統(tǒng)采用了上下位機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，利用串口通信的方式，實現(xiàn)信息的傳送，其中下位機(jī)以高速AVR單片機(jī)為控制核心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送，上位機(jī)則是基于面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計軟件VB，采用數(shù)據(jù)綁定技術(shù)及類似逐差法計算加載速率，使得系統(tǒng)具備高精度實時檢測的能力。度快，同時內(nèi)存容量大，并且有在線可編程的能力，可以方便的進(jìn)行程序修改和調(diào)試，內(nèi)部集成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以滿足本課題的需要，內(nèi)置的看門狗電路可以在程序異常時及時復(fù)位。稱重 /壓力傳感器使用美國ABT公司的5型傳感器。該傳感器結(jié)構(gòu)緊湊，綜合精度高，長期穩(wěn)定性好。另外 ，系 統(tǒng)又具備置零、清除、去皮、置數(shù)、打印等功能，采用了5個按鍵，并且設(shè)計了硬件濾波。顯示采用了6位LED顯示。

軟件采用C語言進(jìn)行編程，使得系統(tǒng)具有良好的可移植性，并便于維護(hù)和擴(kuò)充。控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計采用了模塊化的設(shè)計思想，主要含有主程序，鍵盤服務(wù)程序，定時中斷服務(wù)程序，顯示子程序和串口中斷服務(wù)程序。主 程 序 邏輯為單片機(jī)上電復(fù)位后對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入主循環(huán)。鍵盤服務(wù)程序采用的是查詢的方式，即在主程序中不停的查詢PB口，如發(fā)現(xiàn)有按鍵按下即調(diào)用鍵盤處理程序，檢查PB目中哪一位為低電平，再調(diào)用相應(yīng)的按鍵處理程序。定 時 中 斷服務(wù)程序用于壓力數(shù)據(jù)的采集。在系統(tǒng)初始化時設(shè)置了定時器時間是10ms，即每10ms采樣一次，并將采集到的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。

壓力數(shù)據(jù)的傳輸以及量程參數(shù)的設(shè)置通過全雙工串口通信傳遞。試驗開始后，下位機(jī)接收到上位機(jī)發(fā)送的命令后，進(jìn)行CRC校驗正確后向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。采樣的數(shù)據(jù)都自動保存到指定的路徑下。歷史試驗可以調(diào)用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行再分析和再比較，并同樣具有查看、保存和打印試驗報表的功能。

加載速率的計算

通過稱重測力傳感器采樣得到的試驗數(shù)據(jù)是當(dāng)前的壓力值，必須通過計算將試驗力值轉(zhuǎn)換為加載速率。考慮到采樣周期可能不均勻，而時間間隔的較小差異對計算加載速率的影響較大，因此這里采用類似逐差法對測量值進(jìn)行處理。其加載速率其中，PK為tk時刻的試驗力值，N為數(shù)據(jù)長度當(dāng) N 取 值適中時，采用這種方法可以減小隨機(jī)誤差，具有一定的濾波作用且能反映加載速率的真實變化。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

液壓萬能試驗機(jī)精度檢測系統(tǒng)由稱重/壓力傳感器、稱重顯示器、串口通信設(shè)備以及檢測軟件構(gòu)成。稱重顯示器接收壓力傳感器傳遞過來的承載壓力，并通過串口將檢測數(shù)據(jù)不斷發(fā)送給上位機(jī)。上位機(jī)軟件采用高精度實時串口通信技術(shù)獲取數(shù)據(jù)，實時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，求出加載速率，并以動態(tài)曲線顯示加壓過程，同時將壓力值和加載速率自動保存到數(shù)據(jù)庫。整個試驗一般持續(xù)數(shù)分鐘。

系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)兩部分組成。兩者采用RS一232串行通信，通信協(xié)議為國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議MODBUS一HEX。上位機(jī)為主機(jī)，下位機(jī)從機(jī)，通訊方式為問答式，數(shù)據(jù)傳送方式為RTU模式。下位 機(jī) 以 Atmega128為核心控制器再配以相應(yīng)的外圍電路，通過鍵盤設(shè)定采集壓力信息，并根據(jù)PC機(jī)發(fā)出的指令，向上位機(jī)發(fā)送近所采集的50位數(shù)據(jù)。

硬件設(shè)計下位機(jī) 控 制芯片采用ATMEL公司Atmegal28單片機(jī)，它是基于AVR內(nèi)核的低功耗單片機(jī)，單時鐘指令周期。

壓力試驗機(jī)系統(tǒng)的上位機(jī)設(shè)計

主要功能

(1) 實時數(shù)據(jù)與動態(tài)曲線顯示壓力試驗的目的主要是在線監(jiān)視和分析試驗過程，因此需要將試驗力值，尤其是加載速率，以實時數(shù)據(jù)和動態(tài)曲線的形式把該過程再現(xiàn)出來。

(2) 參數(shù)設(shè)置用于選擇6《XX)N一3000kN之間的10種常用檢測量程，以及相應(yīng)地設(shè)置加載速率的基準(zhǔn)值和誤差上下限，具有通用性。另外，被試驗的產(chǎn)品和所選擇的儀器等信息也有該功能實現(xiàn)。

(3 )試驗報表是試驗的結(jié)論的總結(jié)，可以查看、保存和打印試驗的綜合信息。

(4 ) 歷史試驗試驗結(jié)束后試驗過程中

數(shù)據(jù)綁定技術(shù)

濟(jì)南試驗機(jī)廠家恒思盛大使用數(shù)據(jù)綁定技術(shù)可以提高程序的運(yùn)行效率，且代碼簡潔，可以設(shè)計時綁定，也可以運(yùn)行時綁定。本文主要在實時數(shù)據(jù)存儲和歷史試驗查看兩部分使用了該技術(shù)。試驗 力 值 和加載速率等實時參數(shù)的顯示采用的是La忱1控件實現(xiàn)，通過Ad瀏c控件與數(shù)據(jù)庫連接，對應(yīng)數(shù)據(jù)庫的各個字段，這樣每次采樣個更新一下Adode，就能將當(dāng)前的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中。歷史試驗的數(shù)據(jù)可以打開并在數(shù)據(jù)表格控件MSHFlexGrid中顯示，但是數(shù)據(jù)較多的情況采用數(shù)據(jù)綁定技術(shù)能明顯提高程序的運(yùn)行效率。但是，對MSHFlexGrid控件進(jìn)行綁定的時候只能顯示數(shù)據(jù)庫中的前2048條記錄，如果記錄超過2048條，則后面的記錄并不加載到MSHFlexGrid控件中。解決的辦法是通過建立DSN(DatasourceName)，為ODBC定義一個確定的數(shù)據(jù)庫和必須的ODBC驅(qū)動程序。