目前針對土工布脹破性能進(jìn)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(bǔ)償?shù)耐凉げ济浧菩阅軠y試系統(tǒng)。本文千實(shí)工程師重點(diǎn)為你介紹關(guān)于土工布脹破測試方法探究。一、測試原理測試系統(tǒng)由計算機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器接收計算機(jī)發(fā)出的脈沖和方向信號，再驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)帶動測試臺推動活塞，向土工布施加壓力并逐漸加壓，當(dāng)膜片上覆蓋的土工布試樣脹破時，由數(shù)據(jù)采集模塊中的PCI-1711 數(shù)據(jù)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(kuò)張度，2#、3#、4#位移傳感器檢測試樣脹破時破裂處鼓包的數(shù)據(jù)，用于補(bǔ)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(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)值變換、A /D 轉(zhuǎn)換進(jìn)入計算機(jī)，經(jīng)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(biāo)準(zhǔn)值得到zui大脹破力，再除以試驗(yàn)面積即得脹破強(qiáng)度。系統(tǒng)組成框圖如圖 1所示。二、硬件構(gòu)成測試系統(tǒng)示意圖如圖 2 所示。系統(tǒng)選用計算機(jī)控制，驅(qū)動控制卡和數(shù)據(jù)采集卡分別采用研華公司生產(chǎn)的 PCI-1240 和 PCI-1711，它們以性能穩(wěn)定，功能強(qiáng)，價格低等優(yōu)勢在運(yùn)動控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中得到 廣 泛 應(yīng) 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(jié)構(gòu)，精度高，穩(wěn)定性 好［9］，量 程 為0 ～ 4 000 N; 位 移 傳 感 器選用 結(jié) 構(gòu) 緊 湊，方 便 使 用 的 LVDT-FX81 DC 傳 感器［10］，結(jié)構(gòu)形式為鐵芯導(dǎo)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(chǎn) 的2S86Q-030B8 兩相混合式步進(jìn)電動機(jī); 其 驅(qū) 動 器 選用步科 公 司 生 產(chǎn) 的 2H1060 兩 相 雙 極 整 半 步 型; 標(biāo)準(zhǔn)膜片選用北京市某鋁加工廠生產(chǎn)的符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB3198—1996《工業(yè)用純鋁箔》的熟制鋁箔片，本文對膜片進(jìn)行了對比試驗(yàn)和基準(zhǔn)標(biāo)定，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合試驗(yàn)要求。三、系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件采用可視化編程 軟 件 VisualBasic 6. 0 實(shí)現(xiàn)，安裝好驅(qū)動控制卡和數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動 程 序 后，將 系 統(tǒng) 自 帶 的 模 塊 P1240. bas 和Driver． bas 模塊添加到程序中，軟 件 系 統(tǒng) 主 要 由 步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊組成。1、步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動模塊系統(tǒng)模塊的主要功能是驅(qū)動控制卡控制步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器，在 Windows 下采用 32 位動態(tài)鏈接庫驅(qū)動程序，此模塊被調(diào)用后，第 1 步先安裝板卡內(nèi)自帶的驅(qū)動程序，生成幫助文件，幫助文件中有驅(qū)動函數(shù)的具體定義，驅(qū)動函數(shù)基本上包括了設(shè)備函數(shù)部分和操作函數(shù)部分。在幫助文件中也可以查到所有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的具體定義。對驅(qū)動函數(shù)的調(diào)用非常方便，然后直接像 VB6. 0 中的函數(shù)一樣調(diào)用即可。BoardID = 0 ’本系統(tǒng)使用的是 0axis = Y_axis’驅(qū)動控制卡有 X，Y，Z 三 軸 工 作 方 式，本 系 統(tǒng)使用的是 Y 軸工作error_code = P1240MotDevO噴( BoardID)’初始化 PCM-3240 設(shè)備。error _ code = P1240SetPulseMode ( BoardID，axis，1)’方式 1 工作，即脈沖 方向模式工作驅(qū) 動 函 數(shù) 在 使 用 之 前 必 須 先 調(diào) 用P1240MotDevO噴， 結(jié) 束 前 要 調(diào) 用P1240MotDevClose 。2、數(shù)據(jù)采集模塊此系 統(tǒng) 模 塊 的 主 要 任 務(wù) 是 由 PCI-1711 數(shù) 據(jù) 采集卡實(shí)現(xiàn)對壓力傳感器和位移 傳 感 器的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，在 Windows 下采用 32 位動態(tài)鏈接庫驅(qū)動程序，在調(diào)用函數(shù)時，也要先在模塊中聲明要調(diào)用的函數(shù)所在的動態(tài)鏈接庫再調(diào)用。例如在模塊中用 Declare Function 定義 DRV_DeviceO噴函數(shù)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(shù)，實(shí) 現(xiàn) 對 PCI-1711數(shù)據(jù)采集卡的底層操作。系統(tǒng)采用軟件觸發(fā)的方式進(jìn)行采集，軟件觸發(fā)的方法比較容易實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集流程圖如圖 3 所示。可 用 DRV _ DeviceO噴 ( DeviceNumber，DeviceHandle ) 函 數(shù) 打 開 數(shù) 據(jù) 采 集 設(shè) 備，DeviceNumber 是 數(shù) 據(jù) 采 集 的 通 道，系 統(tǒng) 的DeviceNumber 是 005，即 1 個壓力傳感器、4 個位移傳感器，用 DRV_MAIConfig 函數(shù)設(shè)置 1 個壓力傳感器和 4 個位移傳感器輸入值所在數(shù)據(jù)采集通道取值范圍。DRV_MAIVoltageIn 函 數(shù) 讀 取 指 定 數(shù) 據(jù) 采 集通道的電壓值。需先配置采集卡，再采集數(shù)據(jù)。使用函數(shù)來配置采集卡，首先要對其參數(shù) ptMAIConfig的各 個 成 員 賦 值 后，調(diào) 用 函 數(shù) DRV _ MAIConfig( DeviceHandle， ptMAIConfig ) ， 然 后 對 參 數(shù)ptMAIVoltageIn 各 個 成 員 賦 值，使 用 函 數(shù) DRV _MAIVoltageIn ( DeviceHandle，ptMAIVoltageIn ) 得 到電壓量。3、數(shù)據(jù)存儲模塊1 個試樣完成數(shù)據(jù)采集、處理后，得到的成功測試數(shù)據(jù)存放數(shù)據(jù)庫中備用。四、結(jié)果與分析1、試 驗(yàn)系統(tǒng) 中 輸 入 數(shù) 據(jù) 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(tǒng)，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(jìn)行檢測，分別以 1、2、3 表示，然后對每種樣品測試脹破強(qiáng)度并求出補(bǔ)償后的脹破強(qiáng)度。表 1 列出了 1、2、3 號 3 種試樣的測試值，其中實(shí)測值為補(bǔ)償前的測試數(shù)據(jù)，測 試 條 件 為: 常 壓、25 ℃ 、相對濕度 60% 。從所測數(shù)據(jù)可看出，補(bǔ)償后的值一般比實(shí)際值略小。因?yàn)樵嚇釉谀て淖饔孟旅浧频牡胤较裙陌?，再破裂。鼓起的包有一定的容量，補(bǔ)償后注入膜片下的液體比沒補(bǔ)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?yàn)闇p去的是計算得到標(biāo)準(zhǔn)膜片的標(biāo)定值，所以算出的值就會小一些。2、結(jié)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(shè)定從鼓起的zui高點(diǎn)到長 條 楔 形 一 側(cè) 底 部 的 長 度 為 s，zui 高 點(diǎn)的高度為 h，長條楔形的長軸為 m，短軸為 r。五、結(jié) 語系統(tǒng) 選 用 驅(qū) 動 卡 PCI-1240 控 制 步 進(jìn) 電 動 機(jī) 帶動加壓裝置對試樣加壓，高速數(shù)據(jù)采集卡 PCI-1711通過提高數(shù)據(jù)的采樣傳輸速度，極大提高了采集數(shù)據(jù)的精度。利用該卡的強(qiáng)大功能對所測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，可使得到的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。用膜片補(bǔ)償?shù)姆椒▽y試結(jié)果使用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析、修正，對提高我國土工布的自動檢測水平具有現(xiàn)實(shí)意義。
李先生