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上海泛標紡織品檢測技術有限公司
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目前針對土工布脹破性能進行測試的儀器卻并不多見，為提高我國在土工布檢測方面的自動化水平，減小測試的誤差，本文研制了基于膜片補償的土工布脹破性能測試系統。本文千實工程師重點為你介紹關于土工布脹破測試方法探究。
一、測試原理
測試系統由計算機、數據采集模塊、執行機構組成。執行機構中的步進電動機驅動器接收計算機發出的脈沖和方向信號，再驅動步進電動機帶動測試臺推動活塞，向土工布施加壓力并逐漸加壓，當膜片上覆蓋的土工布試樣脹破時，由數據采集模塊中的
PCI-1711 數據采 集 卡 采 集 位 移 傳 感 器 和 壓 力 傳 感器輸出的信號，1#位移傳感器檢測 試 樣 脹 破 時 的 zui大擴張度，2#、3#、4#位移傳感器檢測試樣脹破時破裂處鼓包的數據，用于補償計算，壓力傳感器檢測試樣脹破過程中注液壓力變化，采集到的數據經過數值變換、A /D 轉換進入計算機，經過軟件濾波等處理，得到流體的注液速率和zui大壓力值，用zui大壓力值減去已知的彈性膜片標準值得到zui大脹破力，再除以試驗面積即得脹破強度。系統組成框圖如圖 1所示。
二、硬件構成
測試系統示意圖如圖 2 所示。
系統選用計算機控制，驅動控制卡和數據采集卡分別采用研華公司生產的 PCI-1240 和 PCI-1711，它們以性能穩定，功能強，價格低等優勢在運動控制和數據采集系統中得到 廣 泛 應 用［5 － 8］; 壓 力 傳 感 器選用 RL-C04B S，該傳感器具有 S 型彈性體結構，精度高，穩定性 好［9］，量 程 為0 ～ 4 000 N; 位 移 傳 感 器選用 結 構 緊 湊，方 便 使 用 的 LVDT-FX81 DC 傳 感器［10］，結構形式為鐵芯導向回彈式，電感型，量程為± 100 mm，精 度 為 0. 1 級; 選 用 步 科 公 司 生 產 的2S86Q-030B8 兩相混合式步進電動機; 其 驅 動 器 選用步科 公 司 生 產 的 2H1060 兩 相 雙 極 整 半 步 型; 標準膜片選用北京市某鋁加工廠生產的符合國家標準GB3198—1996《工業用純鋁箔》的熟制鋁箔片，本文對膜片進行了對比試驗和基準標定，各項技術指標符合試驗要求。
三、系統軟件設計
系統軟件采用可視化編程 軟 件 VisualBasic 6. 0 實現，安裝好驅動控制卡和數據采集卡的驅動 程 序 后，將 系 統 自 帶 的 模 塊 P1240. bas 和Driver． bas 模塊添加到程序中，軟 件 系 統 主 要 由 步進電動機驅動模塊、數據采集模塊和數據存儲模塊組成。
1、步進電動機驅動模塊
系統模塊的主要功能是驅動控制卡控制步進電動機驅動器，在 Windows 下采用 32 位動態鏈接庫驅動程序，此模塊被調用后，第 1 步先安裝板卡內自帶的驅動程序，生成幫助文件，幫助文件中有驅動函數的具體定義，驅動函數基本上包括了設備函數部分和操作函數部分。在幫助文件中也可以查到所有數據結構的具體定義。對驅動函數的調用非常方便，然后直接像 VB6. 0 中的函數一樣調用即可。BoardID = 0 ’本系統使用的是 0axis = Y_axis’驅動控制卡有 X，Y，Z 三 軸 工 作 方 式，本 系 統使用的是 Y 軸工作error_code = P1240MotDevO噴( BoardID)’初始化 PCM-3240 設備。error _ code = P1240SetPulseMode ( BoardID，axis，1)’方式 1 工作，即脈沖 方向模式工作驅 動 函 數 在 使 用 之 前 必 須 先 調 用P1240MotDevO噴， 結 束 前 要 調 用P1240MotDevClose 。
2、數據采集模塊
此系 統 模 塊 的 主 要 任 務 是 由 PCI-1711 數 據 采集卡實現對壓力傳感器和位移 傳 感 器的數據采集和數據處理，在 Windows 下采用 32 位動態鏈接庫驅動程序，在調用函數時，也要先在模塊中聲明要調用的函數所在的動態鏈接庫再調用。例如在模塊中用 Declare Function 定義 DRV_DeviceO噴函數在 adsapi32. dll 鏈接庫中，在以后編程過程中可直接使 用 DRV_DeviceO噴 函 數，實 現 對 PCI-1711數據采集卡的底層操作。系統采用軟件觸發的方式進行采集，軟件觸發的方法比較容易實現，數據采集流程圖如圖 3 所示。
可 用 DRV _ DeviceO噴 ( DeviceNumber，DeviceHandle ) 函 數 打 開 數 據 采 集 設 備，DeviceNumber 是 數 據 采 集 的 通 道，系 統 的DeviceNumber 是 005，即 1 個壓力傳感器、4 個位移傳感器，用 DRV_MAIConfig 函數設置 1 個壓力傳感器和 4 個位移傳感器輸入值所在數據采集通道取值范圍。DRV_MAIVoltageIn 函 數 讀 取 指 定 數 據 采 集通道的電壓值。需先配置采集卡，再采集數據。使用函數來配置采集卡，首先要對其參數 ptMAIConfig的各 個 成 員 賦 值 后，調 用 函 數 DRV _ MAIConfig( DeviceHandle， ptMAIConfig ) ， 然 后 對 參 數ptMAIVoltageIn 各 個 成 員 賦 值，使 用 函 數 DRV _MAIVoltageIn ( DeviceHandle，ptMAIVoltageIn ) 得 到電壓量。
3、數據存儲模塊
1 個試樣完成數據采集、處理后，得到的成功測試數據存放數據庫中備用。
四、結果與分析
1、試 驗
系統 中 輸 入 數 據 采 集 卡 PCI-1711 的 壓 力 和 位移模擬量，都是以電壓的形式，如果接錯就有可能損壞系統，在 PCI-1711 卡上信號 輸 入 端，選 擇68 引 腳接壓力傳感器，34 引腳到 37 引腳接 位移傳 感 器。每個傳感器的地接到 60 引 腳 和26 引腳。本文選 擇 面 密 度 為 350、200、150 g /m2 3 種 樣品進行檢測，分別以 1、2、3 表示，然后對每種樣品測試脹破強度并求出補償后的脹破強度。
表 1 列出了 1、2、3 號 3 種試樣的測試值，其中實測值為補償前的測試數據，測 試 條 件 為: 常 壓、25 ℃ 、相對濕度 60% 。從所測數據可看出，補償后的值一般比實際值略小。因為試樣在膜片的作用下脹破的地方先鼓包，再破裂。鼓起的包有一定的容量，補償后注入膜片下的液體比沒補償時要多這個容積，膜片會脹得更大一些，減去膜片張力值就會更多，因為減去的是計算得到標準膜片的標定值，所以算出的值就會小一些。
2、結果分析
土工布試樣在膜片的作用下臨界脹破時鼓出部分可以近似為長條楔形，如圖 4 所示。設定從鼓起的zui高點到長 條 楔 形 一 側 底 部 的 長 度 為 s，zui 高 點的高度為 h，長條楔形的長軸為 m，短軸為 r。
五、結 語
系統 選 用 驅 動 卡 PCI-1240 控 制 步 進 電 動 機 帶動加壓裝置對試樣加壓，高速數據采集卡 PCI-1711通過提高數據的采樣傳輸速度，極大提高了采集數據的精度。利用該卡的強大功能對所測得的數據進行處理、分析，可使得到的數據更為準確。用膜片補償的方法對測試結果使用數學模型進行分析、修正，對提高我國土工布的自動檢測水平具有現實意義。
