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智能仪表JKR测能仪的研究与开发

杜伟  
【摘要】:表面具有粘着效应的弹性材料(Adhesive Materials)目前已被广泛应用于生化、医药、工业化学及电磁领域上,例如医院使用的绷带,日常生活使用的便利贴和胶带,尤其是橡胶材料,早已应用在各行业的领域中,比如汽车轮胎,所以研究粘着材料内部组织与力学性质等,将对粘着性材料应用于工程及学术研究方面有所帮助。JKR理论是研究粘着材料接触问题的重要理论,理论提出的实验基础则成为研究粘着材料界面粘着性能的重要方法。本文运用智能仪表的开发理论与标准,立足于JKR理论,以通用计算机软硬件系统为核心,综合运用仪器仪表开发相关知识,设计完成了一种新型智能测量仪表,用以测量描绘粘着材料界面粘着能W的曲线图以及计算能量释放速率G(分离两粘着接触面的驱动力在单位面积上所释放的能量),从而方便对粘着材料表面粘着性能分析研究。 本文首先就JKR测能仪的开发背景展开讨论,并系统总结了智能仪表的发展历程,在此基础上综合分析了JKR理论的数学基础和实验流程,根据系统总体设计规律确定了JKR测能仪的仪器结构和测量流程,并按照仪器测量需求对控制系统、测量系统、直线驱动系统分别进行方案确定及选型。仪器软硬件平台的搭建涉及传感器、模数转换、软硬件滤波、电机驱动、嵌入式系统、机电一体化、抗干扰技术、计算机接口、软件工程等各方面相关知识,尤其是仪器中运用嵌入式系统ARM920T设计完成的智能脉冲发生器,不仅可以运用于本仪器,也可广泛应用于其他串口控制步进电机的场合。


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