沖擊測控系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

1、<p>　　沖擊測控系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)</p><p>　　【摘要】隨著市場競爭力的不斷加強，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，操作復雜和升級不完善的情況，導致產(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，從基本概念入手，提出了上位機和下位機聯(lián)合應用的沖擊測試平臺，在該平臺中，上位機擁有強大的計算能力和較好的人機交互功能，并能及時準確地

2、向下位機傳送指令，并能根據(jù)不同的觸發(fā)事件，輸出不同的處理結果。該系統(tǒng)的上位機還采用了C++的編程模式，與強大的數(shù)學軟件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)品在多種強度沖擊的狀況下受損的情況成為產(chǎn)品生產(chǎn)設計和研發(fā)中的主要環(huán)節(jié)。在沖擊的測試實驗中，沖擊的測量方法也是多種多樣的，主要有跌落式、振動式和撞擊式等。 </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確性，而且還能檢測產(chǎn)品在多種強度

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、信息處理能力強的特點，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，設計了跌落式的沖擊測控系統(tǒng)，在硬件方面實現(xiàn)了進一步的提升，還能高速、準確地處理大量的數(shù)據(jù)，對沖擊測試信號能夠進行準確的采集和分析。 </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)行分別由上位機和下位機協(xié)同進行，上位機負責給下位機輸出執(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的混合編程準確繪制頻率曲線，使操作人員能夠直觀的感受到?jīng)_擊響應的變化。該測試系統(tǒng)還具有其他的功能，比如采集信號、控制振動、模擬復雜多變的沖擊環(huán)境等等，還能夠根據(jù)自己的需要進行編程開發(fā)，具有強大的擴展能力。 </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、下位機和測試平臺。其中，

7、上位機的主要作用是控制系統(tǒng)運行的流程、處理擾動信號、對檢測的波形進行匹配、分析沖擊響應頻譜、生成數(shù)據(jù)表格等等。下位機的主要作用是采集、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，只有實現(xiàn)軟硬件之間的合理匹配才能保證系統(tǒng)的正常運行。本文提出的沖擊測試系統(tǒng)采用的TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)兩者之間的相互通信，試驗過程中，DSP首先將Flash中的相關程序保存到計算機的內(nèi)部處理器中，并且對計算機

8、的傳輸端口進行初始化。上位機可以通過DSP端口向下位機輸送控制命令，實現(xiàn)系統(tǒng)的響應。 </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、上位機的軟件設計和硬件設計 </p><p>　　上位機的軟件是在windo

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

10、的通信模塊主要是通過Socket實現(xiàn)的，該模塊以TCP/IP協(xié)議為依托進行網(wǎng)絡信息交互，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，該硬件設計主要包括CPLD、DSP和上位機三部分，其中CPLD的主要任務是接收上位機的傳輸?shù)闹噶?/p>

11、，并且驅(qū)動相關的響應部件，根據(jù)不同的驅(qū)動電路設計不同的沖擊環(huán)境；DSP端的程序設計不僅要滿足上位機能夠準確的向下位機進行控制信號的傳達，而且還能對電路器件進行控制和通信，系統(tǒng)運用中斷方式接收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)進行高速傳輸，在整個沖擊工作流程中，主要由上位機實現(xiàn)大部分的任務，同時還要及時準確地處理各種觸發(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 </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測試的準確度和精確度。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，提出了上位機和下位機聯(lián)合應用的沖擊測試平臺，上位機擁有強大的計算能力和較好的人機交