撞擊力/沖擊力/碰撞力/自由落體/高速力值

                        測量采集方案

       在實驗和生產(chǎn)過程中很多情況需要進行一些碰撞、爆炸、突變 物體的自由落體運動等一些實驗。而這些實驗過程中需要采集到相對力值的大小，已方便試驗的完成。而這些瞬間力值的測量以及采集，相對來說碰撞的瞬間由于接觸時間比較短暫，頻率比較快，常用的力值測量設(shè)備難以對其過程進行相關(guān)的采集及測量。

           瞬態(tài)數(shù)字測量，把力傳感器和現(xiàn)代數(shù)字測量技術(shù)結(jié)合起來，采用高力傳感器和現(xiàn)代的高速采集系統(tǒng)，以及相關(guān)的軟件實現(xiàn)對沖擊力的整個過程的監(jiān)測和測量。

設(shè)備器件：

1、沖擊力傳感器 2、信號輸出源 3、單通道/多通道高速采集卡 4、力值分析軟件

原理闡述：

1、撞擊物碰撞到撞擊板的時候測力傳感器會受到?jīng)_擊力，經(jīng)相應(yīng)的測量電路把力值轉(zhuǎn)換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。

2、高集成運算放大器將測力傳感器輸出的電信號放大成為容易采集測量的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號

3、采集卡將電壓輸出變送器的電壓信號采集過來并通過AD轉(zhuǎn)換功能將電壓轉(zhuǎn)換至數(shù)字信號，并通過USB2.0高速接口與電腦通訊，DAQ采集卡的采集頻率可達100kHz（即每秒鐘采集10萬次），從而可以實現(xiàn)電腦采集碰撞瞬間的力值。

4、軟件根據(jù)所采集到的數(shù)據(jù)繪制時間-力值的曲線圖，以便更直觀觀測數(shù)據(jù)的變化過程及規(guī)律。并可以設(shè)置門限報警等功能。

1）沖擊力傳感器原理

電阻應(yīng)變式測力傳感器是基于這樣一個原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減小），再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。

高集成運算放大器是指那些失調(diào)電壓小，溫度漂移非常小，以及增益、共模抑制比非常高的運算放大器。這類運算放大器的噪聲也比較小。其中單片高集成運算放大器的失調(diào)電壓可小到幾微伏，溫度漂移小到幾十微伏每攝氏度。

3）數(shù)據(jù)采集卡

采集卡是一款基于USB總線的精巧型信號采集器。外形與U盤相似，但其內(nèi)部卻集成了高速AD和復(fù)合功能的輸入輸出雙向數(shù)字接口。它能 夠采集±5V之間的單端電壓信號，采樣率高達100Ksps，并且內(nèi)置了放大器，可以由外部的 增益電阻來設(shè)置放大倍數(shù)。采集到的信號數(shù)據(jù)可以連續(xù)不斷的傳送到計算機，通過使用配套應(yīng)用軟件或另行編程，可以實現(xiàn)電壓表、虛擬示波器、信號記錄儀、頻譜分析儀等多種 功能。

DAQ采集卡將電壓輸出變送器的電壓信號采集過來并通過AD轉(zhuǎn)換功能將電壓轉(zhuǎn)換至數(shù)字信號，并通過USB2.0高速接口與電腦通訊，采集卡的采集頻率可達100kHz（即每秒鐘采集10萬次），從而可以實現(xiàn)電腦采集碰撞瞬間的力值。

4）數(shù)據(jù)采集

力值采集管理軟件

數(shù)據(jù)采集設(shè)備上位機軟件界面簡潔，功能簡單實用。包含有菜單設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、歷史數(shù)據(jù)查詢，Excel報表的生成等。軟件當(dāng)前界面可同時顯示4通道的數(shù)據(jù)，其余通道可翻頁顯示，系統(tǒng)采樣周期可調(diào)，采樣通道數(shù)目軟件可調(diào)電壓信號輸入范圍軟件可調(diào)能。

主要功能：

對稱重傳感器、壓力變送器、位移傳感器等各類傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集卡采集到計算機。

軟件可以設(shè)置采集頻率，可達100kHz?？梢詫ε鲎病⒆矒?、爆炸、等等時間內(nèi)的力值、壓強、扭矩值等物理量的突變進行的采集。

軟件根據(jù)所采集到的數(shù)據(jù)繪制時間-力值的曲線圖，以便更直觀觀測數(shù)據(jù)的變化過程及規(guī)律。并可以設(shè)置門限報警等功能。

輸入信號：電壓信號（-5~5V 0~5V 1~5V 0~10V）

電流信號（4~20mA 0~20mA）

頻率信號（0~100kHz）

采集速率：1次/秒~10萬次/秒 （用戶可根據(jù)自己的情況設(shè)定）

數(shù)據(jù)記錄：可將采集數(shù)據(jù)生成excel或txt形式的數(shù)據(jù)文件。

報表生成：可根據(jù)用戶的產(chǎn)品信息生成通用格式的報表。

數(shù)據(jù)分析：對采集到的數(shù)據(jù)進行值、小值、平均值計算。

報表行時間間隔由用戶自由設(shè)置。

曲線組合由用戶設(shè)置。

報表列組合由用戶設(shè)置，具有、小、平均值統(tǒng)計功能。

曲線分析極為方便快捷，實時曲線、歷史曲線界面一致，操作方便。

儀表及測量通道選用由用戶組合，4位、5位顯示儀表通用。

實時數(shù)據(jù)顯示根據(jù)顯示屏自動調(diào)整顯示數(shù)據(jù)個數(shù)、大小和位置。

*曲線可分辨存盤周期快0.1秒的數(shù)據(jù)，實時曲線、歷史曲線均可（可根據(jù)用戶需求進行功能定制）

擴展支持：

1、測試數(shù)據(jù)可以按指定的方式顯示圖形曲線，利用鼠標(biāo)可方便地對曲線進行放大或者縮小，能讀取相應(yīng)的測試點數(shù)值，并可自動計算值、小值及平均值。
2、軟件支持被測試件或者測試項目編號，可條碼輸入，方便進行數(shù)據(jù)管理。
3、在用戶提供報表樣本時，可以定制測試報表。
4、支持曲線打印，曲線導(dǎo)出至圖片文件，數(shù)據(jù)導(dǎo)出至EXCEL 等操作。
5、可選的開關(guān)量輸入輸出通道可用來在測試時讀取相關(guān)狀態(tài)及輸出控制信號，以便組成各種全動的控制系統(tǒng)。例如可用來控制閥門、空壓機、加熱器、油缸等設(shè)備的起停，或者當(dāng)某一設(shè)備反饋回位置信號時，控制數(shù)據(jù)采集的開始或者結(jié)束。（此項功能需要用戶在訂貨時提供相關(guān)的控制流程）