[實(shí)用新型]一種用于擺錘沖擊試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集卡

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920123978.1
• 申請(qǐng)日: 2009-07-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201488916U
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州朗杰測(cè)控技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司
• 主分類號(hào): G01N3/06
• 分類號(hào): G01N3/06;G01N3/303
• 代理公司: 杭州華鼎知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33217
• 代理人: 胡根良

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及沖擊試驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種在擺錘沖擊試驗(yàn)中用于采集沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集卡。

背景技術(shù)

沖擊試驗(yàn)自問(wèn)世以來(lái)已有近百年的歷史，它在研究解決橋梁、船舶、壓力容器、管道、熱電站發(fā)電設(shè)備、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以及其它設(shè)備發(fā)生的脆性斷裂事故方面起到了很大作用。傳統(tǒng)的擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)通過(guò)能量法計(jì)算沖擊功，即測(cè)量擺錘沖擊前的落角與沖擊后的升角之間的角度變化來(lái)計(jì)算擺錘損失的能量，得到?jīng)_擊功。角度采集的特點(diǎn)是全程采集，采集的時(shí)間較長(zhǎng)，采集的頻率不高。儀器化擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)通過(guò)積分法來(lái)得到?jīng)_擊功，即在沖擊瞬間高速采集沖擊力——時(shí)間曲線，根據(jù)牛頓定律力轉(zhuǎn)換為加速度，將加速度對(duì)時(shí)間進(jìn)行兩次積分后便可得到位移。通過(guò)對(duì)沖擊力——位移曲線進(jìn)行積分，就可以得到?jīng)_擊功。儀器化沖擊力采集的特點(diǎn)是瞬間采集，采集的時(shí)間極短，采集的頻率很高。儀器化擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)不但能得到?jīng)_擊功，還可以從沖擊力——位移曲線得到反映材料在沖擊過(guò)程中性能變化的許多參數(shù)，如裂紋形成功，裂紋擴(kuò)展功等等。如果能同時(shí)采集力信號(hào)與角度信號(hào)，既能通過(guò)角度計(jì)算沖擊功，也能通過(guò)沖擊力——位移曲線來(lái)計(jì)算沖擊功，兩者可以相互校核，使得試驗(yàn)結(jié)果更加精確。

目前擺錘沖擊試驗(yàn)中角度信號(hào)和力信號(hào)的采集主要通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡來(lái)實(shí)現(xiàn)，而如果要同時(shí)采集角度信號(hào)和力信號(hào)，現(xiàn)有的采集方法主要有兩種：1、設(shè)置兩塊數(shù)據(jù)采集卡，一塊采集速率較高用來(lái)采集力信號(hào)，一塊采集速率較低用來(lái)采集角度信號(hào)，還涉及兩個(gè)卡的同步采集問(wèn)題，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。2、使用同一塊數(shù)據(jù)采集卡以單一頻率同時(shí)采集角度信號(hào)和力信號(hào)，則必須同時(shí)滿足較長(zhǎng)的采集時(shí)間和極高的采集頻率，會(huì)產(chǎn)生巨大的數(shù)據(jù)。受制于PCI通信，這些高速數(shù)據(jù)無(wú)法通過(guò)PCI總線實(shí)時(shí)傳輸，只能在板卡上設(shè)置巨大的緩存區(qū)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的問(wèn)題就是針對(duì)現(xiàn)有儀器化沖擊試驗(yàn)機(jī)中數(shù)據(jù)采集卡的缺點(diǎn)，提供一種新的用于擺錘沖擊試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集卡，它既能通過(guò)角度計(jì)算沖擊功，也能通過(guò)沖擊力——位移曲線來(lái)計(jì)算沖擊功，兩者可以相互校核，并且簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了產(chǎn)品成本。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)：一種用于擺錘沖擊試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集卡，其特征在于：包括用于將力電壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器輸出端并聯(lián)有分頻裝置及數(shù)據(jù)緩存觸發(fā)模塊，所述數(shù)據(jù)緩存觸發(fā)模塊連接第一緩存單元，所述分頻裝置連接有第二緩存單元，所述的第一緩存單元與第二緩存單元同時(shí)連接在PCI總線橋芯片上，PCI總線橋芯片與外部的PC機(jī)連接。經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器出來(lái)的數(shù)字信號(hào)分為兩路，其中一路數(shù)字信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)緩存觸發(fā)模塊觸發(fā)后以高速率保存在第一緩存單元，在試驗(yàn)結(jié)束后，緩存數(shù)據(jù)一次性經(jīng)PCI總線橋芯傳輸至PC機(jī)，另一路數(shù)字信號(hào)經(jīng)分頻裝置分頻后以低速率保存至與分頻裝置連接的第二緩存單元內(nèi)，第二緩存單元實(shí)時(shí)的將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機(jī)中。

進(jìn)一步的，所述的第二緩存單元上連接有用于將角度脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角度數(shù)據(jù)的解碼器，并將解碼器出來(lái)的角度數(shù)據(jù)保存在第二緩存單元內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述的角度數(shù)據(jù)的速率與經(jīng)分頻裝置分頻后的數(shù)字信號(hào)的速率保持一致。

優(yōu)選的，所述的第二緩存單元采用FIFO數(shù)據(jù)緩存器，數(shù)字信號(hào)及角度數(shù)據(jù)按照FIFO原則即先進(jìn)先出的順序?qū)崟r(shí)連續(xù)通過(guò)PCI總線橋芯片。

改進(jìn)的，所述的分頻裝置、數(shù)據(jù)緩存觸發(fā)模塊及解碼器集成為FPGA可編程門(mén)陣列模塊，F(xiàn)PGA可編程門(mén)陣列模塊內(nèi)集合了力數(shù)據(jù)的分頻、第一緩存單元的數(shù)據(jù)緩存觸發(fā)以及角度數(shù)據(jù)解碼功能，同時(shí)也進(jìn)一步簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述的第一緩存單元與第二緩存單元同時(shí)設(shè)在具有雙接口的緩存器內(nèi)。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型的用于擺錘沖擊試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集卡既能采集角度信號(hào)，又能采集力信號(hào)，使兩者的結(jié)算結(jié)果可相互校核，提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確率；通過(guò)分頻方式降低力信號(hào)速率，回避了PCI通信的限制，從而獲取實(shí)時(shí)的力信號(hào)數(shù)據(jù)，記錄下整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明：

圖1為本實(shí)用新型用于擺錘沖擊試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集卡的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型用于擺錘沖擊試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集卡的工作原理框圖。

具體實(shí)施方式