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基于虚拟仪器的大型吊具分布式应变测试系统的研究

韩晓雷  
【摘要】: 大型吊具是工矿企业施工作业必备的重型机械设备,通过它可以实现设施或产品的安装、翻转、吊运和装车等操作。它在冶金、港口、航天、建筑、交通、机械等行业中得到了广泛的应用,在实际生产中发挥了巨大的作用。大型吊具起吊重物时,要承受很大内应力,负荷较大时吊具会产生明显的变形。因此吊具设计是否合理、工作中是否具有足够的强度、刚度和良好的稳定性,实现安全生产是设计者和用户较为关注的问题。应变电测技术是分析研究机械结构和机械强度问题的重要手段,本文针对大型吊具强度测试的实际情况,专门研究设计了一套基于虚拟仪器的分布式应变测试系统。 针对吊具体积庞大、测试现场条件恶劣、干扰强、测点多且位置分散、测试规模大等情况,为保证数据的可靠采集和传输,克服长导线的不良影响,测试系统采用分布式结构设计,由上位机、数据采集模块及通讯网络构成。系统采用RS485总线技术构建数据采集网络,对测试数据进行采集、管理。系统结构简单,抗干扰能力较强,成本低廉,较适于中小规模的数据采集。 数据采集模块以RM417作为控制核心,协同传感器(电阻应变计)、信号调理模块(信号转换、放大和滤波等)实现应变信号的采集功能。RM417模块具有较高的转换速率和转换精度,具有RS485通讯接口支持多点数据通信,系统可扩展到16个模块。通信距离最大约为1200m,最大传输速率为10Mb/s,每个测点可以就近连接到通讯模块上,有效的缩短了应变计到通讯模块的导线长度,提高了测试精度。 上位机负责数据的处理和显示,软件采用虚拟仪器技术,通过Labwindos/ CVI虚拟仪器开发平台进行设计,采用模块化设计方法实现了采集数据的自动处理、数据的实时显示、自动绘制吊具应力应变曲线、数据存储及测试报告的自动生成;采用软硬件抗干扰、模拟和数字滤波等技术,提高了测试精度;系统软件实现了电桥自动调零、单臂电桥的非线性补偿等功能,降低了硬件成本,减少了测试工作量;系统界面友好,操作方便,便于应用。 试验结果表明系统在大型吊具强度测试中,实现了数据的分散采集和集中处理,避免了人为的读数误差和计算误差,系统具有较高的稳定性,提高了测试精度和试验效率。系统既可用于大型吊具设计强度测试,也可用于吊具工作中应力监测,还可以应用于其它应力应变测试,如交通,建筑及科研或教学实验等应力测试,具有较好的应用前景。


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