材料试验机数据测量与分析

　　马钢技术中心理化检验数据的收集是马钢信息化建设的一个组成部分,该中心承担了马钢公司的所有理化检验任务,马钢技术中心材料试验机数据采集系统正是在信息化的背景下立项研制的。在传统的力学试验中,主要靠试验人员的人工记录来获取试验数据,这样不仅速度慢,而且易出差错,形成的试验报告不规范,不利于理化检验的信息化管理。自材料试验机数据采集系统投用以来,试验人员的劳动强度明显降低,试验报告规范合理,同时为马钢MIS (管理信息系统)系统提供信息源。

　　1　系统组成

　　该系统由计算机和信号采集两部分组成。计算机选用一台联想PⅡ计算机,负责数据采集、数据处理、数据保存、数据报表等功能。信号采集部分由液压传感器、信号调理模块、A/D转换接口卡(科日K-810A/D接口卡)组成。液压传感器将材料试验机的流量信号转换成电压信号;信号调理模块负责信号放大,将传感器信号转换成适合A/D转换接口卡所需信号(0~5V); A/D转换接口卡将模拟量信号转换成数字信号,便于计算机识别和处理,科日K-810型A/D接口卡为光隔数据采集卡, 12位, 16路模拟量输入通道,最多可采集16台材料试验机的试验数据。本系统研制初期,对技术中心物理室4台材料试验机进行数据采集,根据需要可扩充至更多[1]。系统组成框图如图1所示。

　　2　试验数据的测量和标定

　　力学试验结果是否可信关键在于测量信号是否可靠,因此信号的准确性是该系统设计时的首先要考虑的问题,也是本系统的难点所在。鉴于此,本系统在设计时从两方面保证试验数据的准确性。在信号采集时采取抗干扰设计,信号采集以后进行回归和拟合分析。

　　2·1　抗干扰设计

　　传感器选用ST3088压力传感器及赫斯曼连接器,准确度达0·5级;信号调理模块选用IC7650+OP07组成低温漂放大器;信号采样时,进行数字滤波,可有效抑制高压油泵产生的脉动噪声,滤波分两级进行^[2]。

　　第1级为平均滤波,关系式如下:

　　系统连续采样6次,采样值为X1~X6,舍去其中的最大值和最小值,再求平均值Yn。通过数字滤波,可消除各种瞬时干扰。

　　第2级为低通滤波,关系式如下:

　　式中:Y′n为两级滤波后的平均值;q为滤波系数,装置中取1/32,这里的Y′n相当于32点采样值的滑动平均值。这种滤波十分有效地消除了系统噪音。

　　2·2　测量信号的标定

　　材料试验机(Y—500)的拉力试验曲线如图2所示。