在建筑行業(yè)中，常常需要對(duì)水泥膠砂等試體作破型前抗壓強(qiáng)度的測(cè)試，而抗壓強(qiáng)度又與壓力試驗(yàn)機(jī)的加載速率密切相關(guān)。國(guó)際上比較先進(jìn)的壓力試驗(yàn)機(jī)都是恒加荷的，國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)也已經(jīng)設(shè)計(jì)并制造電液一體化的壓力試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)，采用微型計(jì)算機(jī)控制微小流量閥的輸出流量來(lái)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(yàn)機(jī)精度的一項(xiàng)重要指標(biāo)，從設(shè)定的檢測(cè)值開(kāi)始到產(chǎn)品破型前的過(guò)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(diǎn)的百分比不大于2%。

j濟(jì)南試驗(yàn)機(jī)廠本文設(shè)計(jì)的壓力試驗(yàn)機(jī)精度檢測(cè)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(shí)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(shí)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(jì)軟件VB，采用數(shù)據(jù)綁定技術(shù)及類似逐差法計(jì)算加載速率，使得系統(tǒng)具備高精度實(shí)時(shí)檢測(cè)的能力。度快，同時(shí)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(mén)狗電路可以在程序異常時(shí)及時(shí)復(fù)位。稱重 /壓力傳感器使用美國(guó)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(zhǎng)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(gè)按鍵，并且設(shè)計(jì)了硬件濾波。顯示采用了6位LED顯示。

軟件采用C語(yǔ)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?？刂葡到y(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)采用了模塊化的設(shè)計(jì)思想，主要含有主程序，鍵盤(pán)服務(wù)程序，定時(shí)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入主循環(huán)。鍵盤(pán)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(pán)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(shí) 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(shí)設(shè)置了定時(shí)器時(shí)間是10ms，即每10ms采樣一次，并將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(guò)全雙工串口通信傳遞。試驗(yàn)開(kāi)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(yàn)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(dòng)保存到指定的路徑下。歷史試驗(yàn)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(yàn)報(bào)表的功能。

加載速率的計(jì)算

通過(guò)稱重測(cè)力傳感器采樣得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)是當(dāng)前的壓力值，必須通過(guò)計(jì)算將試驗(yàn)力值轉(zhuǎn)換為加載速率?？紤]到采樣周期可能不均勻，而時(shí)間間隔的較小差異對(duì)計(jì)算加載速率的影響較大，因此這里采用類似逐差法對(duì)測(cè)量值進(jìn)行處理。其加載速率其中，PK為tk時(shí)刻的試驗(yàn)力值，N為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度當(dāng) N 取 值適中時(shí)，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(shí)變化。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)精度檢測(cè)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(cè)軟件構(gòu)成。稱重顯示器接收壓力傳感器傳遞過(guò)來(lái)的承載壓力，并通過(guò)串口將檢測(cè)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(shí)時(shí)串口通信技術(shù)獲取數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，求出加載速率，并以動(dòng)態(tài)曲線顯示加壓過(guò)程，同時(shí)將壓力值和加載速率自動(dòng)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)。整個(gè)試驗(yàn)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(guó)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(wèn)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(guò)鍵盤(pán)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(jì)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(shí)鐘指令周期。

壓力試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)的上位機(jī)設(shè)計(jì)

主要功能

(1) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與動(dòng)態(tài)曲線顯示壓力試驗(yàn)的目的主要是在線監(jiān)視和分析試驗(yàn)過(guò)程，因此需要將試驗(yàn)力值，尤其是加載速率，以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)曲線的形式把該過(guò)程再現(xiàn)出來(lái)。

(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(cè)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(yàn)的產(chǎn)品和所選擇的儀器等信息也有該功能實(shí)現(xiàn)。

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

(4 ) 歷史試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)束后試驗(yàn)過(guò)程中

數(shù)據(jù)綁定技術(shù)

濟(jì)南試驗(yàn)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(jiǎn)潔，可以設(shè)計(jì)時(shí)綁定，也可以運(yùn)行時(shí)綁定。本文主要在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和歷史試驗(yàn)查看兩部分使用了該技術(shù)。試驗(yàn) 力 值 和加載速率等實(shí)時(shí)參數(shù)的顯示采用的是La忱1控件實(shí)現(xiàn)，通過(guò)Ad瀏c控件與數(shù)據(jù)庫(kù)連接，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)的各個(gè)字段，這樣每次采樣個(gè)更新一下Adode，就能將當(dāng)前的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。歷史試驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以打開(kāi)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(duì)MSHFlexGrid控件進(jìn)行綁定的時(shí)候只能顯示數(shù)據(jù)庫(kù)中的前2048條記錄，如果記錄超過(guò)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(guò)建立DSN(DatasourceName)，為ODBC定義一個(gè)確定的數(shù)據(jù)庫(kù)和必須的ODBC驅(qū)動(dòng)程序。