沖擊測控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

1、<p>　　沖擊測控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　【摘要】隨著市場競爭力的不斷加強(qiáng)，對許多產(chǎn)品的耐沖擊性能提出了更高的要求，目前市場上的沖擊儀存在配置低，功能簡單，操作復(fù)雜和升級不完善的情況，導(dǎo)致產(chǎn)品的性能檢測受到一定的影響。本文根據(jù)沖擊沖擊測試系統(tǒng)的主要功能特點(diǎn)，從基本概念入手，提出了上位機(jī)和下位機(jī)聯(lián)合應(yīng)用的沖擊測試平臺，在該平臺中，上位機(jī)擁有強(qiáng)大的計(jì)算能力和較好的人機(jī)交互功能，并能及時(shí)準(zhǔn)確地

2、向下位機(jī)傳送指令，并能根據(jù)不同的觸發(fā)事件，輸出不同的處理結(jié)果。該系統(tǒng)的上位機(jī)還采用了C++的編程模式，與強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件Matlab聯(lián)合使用，減少了操作程序的繁瑣，提高了操作的效率。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】沖擊儀 測控系統(tǒng) C++ </p><p>　　一、沖擊測試系統(tǒng)概述 </p><p>　　產(chǎn)品的耐沖擊性能對產(chǎn)品的質(zhì)量具有重要的影響，在有些產(chǎn)品中，如果

3、耐沖擊性能不合格不僅會降低產(chǎn)品的質(zhì)量，甚至還會造成使用產(chǎn)品人員的人身安全，比如降落傘、頭盔和防彈玻璃等等。所以在產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，測試產(chǎn)品在多種強(qiáng)度沖擊的狀況下受損的情況成為產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)計(jì)和研發(fā)中的主要環(huán)節(jié)。在沖擊的測試實(shí)驗(yàn)中，沖擊的測量方法也是多種多樣的，主要有跌落式、振動(dòng)式和撞擊式等。 </p><p>　　在現(xiàn)代產(chǎn)品沖擊性能的測試中，沖擊儀成為主要的檢測手段。它不僅具有檢測的準(zhǔn)確性，而且還能檢測產(chǎn)品在多種強(qiáng)度

4、沖擊載荷下的受損情況。但是目前市場中的沖擊儀在測試功能上較為單一，在測試的過程中容易造成人為的誤差。相比于國內(nèi)，國外的沖擊測試系統(tǒng)較為完善，生產(chǎn)沖擊儀的主要廠商有Lansmont、Spectral Dynamics、L.A.B.Equipment等。它們生產(chǎn)的沖擊系統(tǒng)具有通道多、采樣頻率高、信息處理能力強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠滿足大多數(shù)情況下的沖擊測試要求，然而使用的成本較高。國內(nèi)的沖擊測試系統(tǒng)較為落后，存在的主要缺點(diǎn)是硬件配置低、信號處理能力較

5、弱、針對性較差等等。生產(chǎn)該測試系統(tǒng)的廠商較少，不能滿足國內(nèi)對沖擊系統(tǒng)數(shù)量和精確度的要求。本文根據(jù)目前國內(nèi)沖擊系統(tǒng)存在的缺陷，設(shè)計(jì)了跌落式的沖擊測控系統(tǒng)，在硬件方面實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的提升，還能高速、準(zhǔn)確地處理大量的數(shù)據(jù)，對沖擊測試信號能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的采集和分析。 </p><p>　　本文提出的沖擊測試系統(tǒng)的工作原理是，將沖擊過程中數(shù)據(jù)采集、處理和執(zhí)行分別由上位機(jī)和下位機(jī)協(xié)同進(jìn)行，上位機(jī)負(fù)責(zé)給下位機(jī)輸出執(zhí)行命令，這種工作

6、方式可以有效消除人為的因素，通過C++和Matlab的混合編程準(zhǔn)確繪制頻率曲線，使操作人員能夠直觀的感受到?jīng)_擊響應(yīng)的變化。該測試系統(tǒng)還具有其他的功能，比如采集信號、控制振動(dòng)、模擬復(fù)雜多變的沖擊環(huán)境等等，還能夠根據(jù)自己的需要進(jìn)行編程開發(fā)，具有強(qiáng)大的擴(kuò)展能力。 </p><p>　　二、沖擊測控系統(tǒng)的組成 </p><p>　　沖擊測試系統(tǒng)主要由三部分組成，包括上位機(jī)、下位機(jī)和測試平臺。其中，

7、上位機(jī)的主要作用是控制系統(tǒng)運(yùn)行的流程、處理擾動(dòng)信號、對檢測的波形進(jìn)行匹配、分析沖擊響應(yīng)頻譜、生成數(shù)據(jù)表格等等。下位機(jī)的主要作用是采集、處理和傳輸數(shù)據(jù)。 </p><p>　　沖擊測試系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，只有實(shí)現(xiàn)軟硬件之間的合理匹配才能保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本文提出的沖擊測試系統(tǒng)采用的TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)兩者之間的相互通信，試驗(yàn)過程中，DSP首先將Flash中的相關(guān)程序保存到計(jì)算機(jī)的內(nèi)部處理器中，并且對計(jì)算機(jī)

8、的傳輸端口進(jìn)行初始化。上位機(jī)可以通過DSP端口向下位機(jī)輸送控制命令，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的響應(yīng)。 </p><p>　　圖1 沖擊測試系統(tǒng)平臺 </p><p>　　圖1是沖擊測控系統(tǒng)的實(shí)物圖。從圖中可以看出，該測試系統(tǒng)包括沖擊測試平臺、顯示處理平臺。 </p><p>　　三、上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì) </p><p>　　上位機(jī)的軟件是在windo

9、ws7的平臺下利用C++語言進(jìn)行編寫的，這種編程語言的可讀性強(qiáng)，方便用戶進(jìn)行改寫，而且運(yùn)行穩(wěn)定可靠。軟件的主要作用是采集傳感器的信號，并進(jìn)行整定，處理信號，進(jìn)行頻譜分析，將分析的結(jié)構(gòu)以報(bào)表的形式進(jìn)行輸出。 </p><p>　　上位機(jī)的程序部分實(shí)現(xiàn)對內(nèi)部數(shù)據(jù)的輸入、表示和控制，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過程中，激活編程語言中的相關(guān)程序，并調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫，快速地找到函數(shù)接口，準(zhǔn)確高效地計(jì)算出沖擊響應(yīng)譜的分析結(jié)果。沖擊測試系統(tǒng)

10、的通信模塊主要是通過Socket實(shí)現(xiàn)的，該模塊以TCP/IP協(xié)議為依托進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信息交互，這種模式可以有效防止數(shù)據(jù)傳輸過程中信息的丟失，根據(jù)實(shí)際的需要，可以分別采用同步通信和異步通信的模式，本文提出的沖擊測試系統(tǒng)是基于TCP協(xié)議的異步通信模式，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠地傳輸數(shù)據(jù)。 </p><p>　　圖2是沖擊測試系統(tǒng)的硬件部分，該硬件設(shè)計(jì)主要包括CPLD、DSP和上位機(jī)三部分，其中CPLD的主要任務(wù)是接收上位機(jī)的傳輸?shù)闹噶?/p>

11、，并且驅(qū)動(dòng)相關(guān)的響應(yīng)部件，根據(jù)不同的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)不同的沖擊環(huán)境；DSP端的程序設(shè)計(jì)不僅要滿足上位機(jī)能夠準(zhǔn)確的向下位機(jī)進(jìn)行控制信號的傳達(dá)，而且還能對電路器件進(jìn)行控制和通信，系統(tǒng)運(yùn)用中斷方式接收CPLD存儲的數(shù)模轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)，并且將處理完的數(shù)據(jù)運(yùn)輸?shù)酵獠看鎯臻g中。和普通的USB連接方式相比，這種雙絞線的數(shù)據(jù)端口連接方式可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行高速傳輸，在整個(gè)沖擊工作流程中，主要由上位機(jī)實(shí)現(xiàn)大部分的任務(wù)，同時(shí)還要及時(shí)準(zhǔn)確地處理各種觸發(fā)事件。 <

12、/p><p>　　圖2 系統(tǒng)硬件系統(tǒng)示意圖 </p><p><b>　　四、總結(jié) </b></p><p>　　總而言之，沖擊測試系統(tǒng)在沖擊測試平臺中具有重要的作用，系統(tǒng)性能的好壞直接影響沖擊試驗(yàn)測試的準(zhǔn)確度和精確度。本文根據(jù)本文根據(jù)沖擊沖擊測試系統(tǒng)的主要功能特點(diǎn)，提出了上位機(jī)和下位機(jī)聯(lián)合應(yīng)用的沖擊測試平臺，上位機(jī)擁有強(qiáng)大的計(jì)算能力和較好的人機(jī)交