在建筑行業(yè)中，常常需要對水泥膠砂等試體作破型前抗壓強度的測試，而抗壓強度又與壓力試驗機的加載速率密切相關(guān)。國際上比較先進(jìn)的壓力試驗機都是恒加荷的，國內建筑行業(yè)也已經(jīng)設計并制造電液一體化的壓力試驗機系統，采用微型計算機控制微小流量閥的輸出流量來(lái)達到恒加荷的要求。加載速率是否恒定，已經(jīng)成為衡量壓力試驗機精度的一項重要指標，從設定的檢測值開(kāi)始到產(chǎn)品破型前的過(guò)程中，加載速率應在其基準值的10%的誤差限內，超出誤差限的點(diǎn)的百分比不大于2%。

j濟南試驗機廠(chǎng)本文設計的壓力試驗機精度檢測系統采用了上下位機的結構形式，利用串口通信的方式，實(shí)現信息的傳送，其中下位機以高速AVR單片機為控制核心，實(shí)現數據的采集和發(fā)送，上位機則是基于面向對象的程序設計軟件VB，采用數據綁定技術(shù)及類(lèi)似逐差法計算加載速率，使得系統具備高精度實(shí)時(shí)檢測的能力。度快，同時(shí)內存容量大，并且有在線(xiàn)可編程的能力，可以方便的進(jìn)行程序修改和調試，內部集成的模數轉換器可以滿(mǎn)足本課題的需要，內置的看門(mén)狗電路可以在程序異常時(shí)及時(shí)復位。稱(chēng)重 /壓力傳感器使用美國ABT公司的5型傳感器。該傳感器結構緊湊，綜合精度高，長(cháng)期穩定性好。另外 ，系 統又具備置零、清除、去皮、置數、打印等功能，采用了5個(gè)按鍵，并且設計了硬件濾波。顯示采用了6位LED顯示。

軟件采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，使得系統具有良好的可移植性，并便于維護和擴充?？刂葡到y軟件的設計采用了模塊化的設計思想，主要含有主程序，鍵盤(pán)服務(wù)程序，定時(shí)中斷服務(wù)程序，顯示子程序和串口中斷服務(wù)程序。主 程 序 邏輯為單片機上電復位后對系統進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入主循環(huán)。鍵盤(pán)服務(wù)程序采用的是查詢(xún)的方式，即在主程序中不停的查詢(xún)PB口，如發(fā)現有按鍵按下即調用鍵盤(pán)處理程序，檢查PB目中哪一位為低電平，再調用相應的按鍵處理程序。定 時(shí) 中 斷服務(wù)程序用于壓力數據的采集。在系統初始化時(shí)設置了定時(shí)器時(shí)間是10ms，即每10ms采樣一次，并將采集到的數據存儲到數據緩沖區。

壓力數據的傳輸以及量程參數的設置通過(guò)全雙工串口通信傳遞。試驗開(kāi)始后，下位機接收到上位機發(fā)送的命令后，進(jìn)行CRC校驗正確后向上位機發(fā)送數據。采樣的數據都自動(dòng)保存到指定的路徑下。歷史試驗可以調用這些數據進(jìn)行再分析和再比較，并同樣具有查看、保存和打印試驗報表的功能。

加載速率的計算

通過(guò)稱(chēng)重測力傳感器采樣得到的試驗數據是當前的壓力值，必須通過(guò)計算將試驗力值轉換為加載速率?？紤]到采樣周期可能不均勻，而時(shí)間間隔的較小差異對計算加載速率的影響較大，因此這里采用類(lèi)似逐差法對測量值進(jìn)行處理。其加載速率其中，PK為tk時(shí)刻的試驗力值，N為數據長(cháng)度當 N 取 值適中時(shí)，采用這種方法可以減小隨機誤差，具有一定的濾波作用且能反映加載速率的真實(shí)變化。

系統結構與功能

液壓萬(wàn)能試驗機精度檢測系統由稱(chēng)重/壓力傳感器、稱(chēng)重顯示器、串口通信設備以及檢測軟件構成。稱(chēng)重顯示器接收壓力傳感器傳遞過(guò)來(lái)的承載壓力，并通過(guò)串口將檢測數據不斷發(fā)送給上位機。上位機軟件采用高精度實(shí)時(shí)串口通信技術(shù)獲取數據，實(shí)時(shí)進(jìn)行數據處理，求出加載速率，并以動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)顯示加壓過(guò)程，同時(shí)將壓力值和加載速率自動(dòng)保存到數據庫。整個(gè)試驗一般持續數分鐘。

系統由上位機和下位機兩部分組成。兩者采用RS一232串行通信，通信協(xié)議為國際標準協(xié)議MODBUS一HEX。上位機為主機，下位機從機，通訊方式為問(wèn)答式，數據傳送方式為RTU模式。下位 機 以 Atmega128為核心控制器再配以相應的外圍電路，通過(guò)鍵盤(pán)設定采集壓力信息，并根據PC機發(fā)出的指令，向上位機發(fā)送近所采集的50位數據。

硬件設計下位機 控 制芯片采用ATMEL公司Atmegal28單片機，它是基于A(yíng)VR內核的低功耗單片機，單時(shí)鐘指令周期。

壓力試驗機系統的上位機設計

主要功能

(1) 實(shí)時(shí)數據與動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)顯示壓力試驗的目的主要是在線(xiàn)監視和分析試驗過(guò)程，因此需要將試驗力值，尤其是加載速率，以實(shí)時(shí)數據和動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)的形式把該過(guò)程再現出來(lái)。

(2) 參數設置用于選擇6《XX)N一3000kN之間的10種常用檢測量程，以及相應地設置加載速率的基準值和誤差上下限，具有通用性。另外，被試驗的產(chǎn)品和所選擇的儀器等信息也有該功能實(shí)現。

(3 )試驗報表是試驗的結論的總結，可以查看、保存和打印試驗的綜合信息。

(4 ) 歷史試驗試驗結束后試驗過(guò)程中

數據綁定技術(shù)

濟南試驗機廠(chǎng)家恒思盛大使用數據綁定技術(shù)可以提高程序的運行效率，且代碼簡(jiǎn)潔，可以設計時(shí)綁定，也可以運行時(shí)綁定。本文主要在實(shí)時(shí)數據存儲和歷史試驗查看兩部分使用了該技術(shù)。試驗 力 值 和加載速率等實(shí)時(shí)參數的顯示采用的是La忱1控件實(shí)現，通過(guò)Ad瀏c控件與數據庫連接，對應數據庫的各個(gè)字段，這樣每次采樣個(gè)更新一下Adode，就能將當前的數據保存到數據庫中。歷史試驗的數據可以打開(kāi)并在數據表格控件MSHFlexGrid中顯示，但是數據較多的情況采用數據綁定技術(shù)能明顯提高程序的運行效率。但是，對MSHFlexGrid控件進(jìn)行綁定的時(shí)候只能顯示數據庫中的前2048條記錄，如果記錄超過(guò)2048條，則后面的記錄并不加載到MSHFlexGrid控件中。解決的辦法是通過(guò)建立DSN(DatasourceName)，為ODBC定義一個(gè)確定的數據庫和必須的ODBC驅動(dòng)程序。