材料緩沖性能測試系統的設計

材料緩沖性能測試系統的設計

1 前言

我們從1990年開始與西北機器廠合作，開發(fā)生產緩沖材料沖擊試驗機。并用Visual C++作為軟件開發(fā)平臺，開發(fā)了材料緩沖特性的測試系統。經過多年來不斷的完善，已經成為功能強大、性能穩(wěn)定的測試系統。2003年該測試系統獲得陜西省教學成果二等獎。先后有北京印刷學院、株洲工學院、西安理工大學等院校購買我們的系統。
電子稱| 熱像儀| 頻閃儀| 測高儀| 測距儀| 金屬探測器| 試驗機| 扭力計| 流速儀| 粗糙度儀| 流量計| 平衡儀|
2 材料緩沖特性測試虛擬儀器的總體設計

本系統依照GB8167-87《包裝用緩沖材料動態(tài)壓縮試驗方法》的要求，用于在緩沖材料沖擊試驗機上對緩沖材料進行緩沖性能動態(tài)壓縮試驗，以求得各種不同密度、不同配方的緩沖材料，如發(fā)泡聚乙烯、發(fā)泡聚苯乙烯、蜂窩紙板等，在不同的靜應力下，對于不同跌落高度，材料所表現出的最大加速度——靜應力曲線，緩沖系數——最大應力曲線，動態(tài)應力——應變等曲線和數據，用以進行運輸包裝件的緩沖襯墊的設計。是緩沖材料生產商（如泡沫塑料、蜂窩紙板等生產商）、珍貴機電、家電設備（如計算機、電視機等）生產商、包裝工程專業(yè)教學和科研不可缺少的試驗裝備。硬件部分由緩沖材料沖擊試驗機，加速度計，電荷放大器，計算機、數據采集板等部分組成。軟件部分由數據采集、速度測試、數字濾波、數據分析、曲線顯示、曲線擬合、實驗報告等幾個模塊組成(圖1)。

圖 1 材料緩沖性能虛擬儀器總體設計

3 系統構成：

（1）Y52-2/ZF緩沖材料沖擊試驗機臺體 1臺
滑臺最大落下高度 1200mm
最大跌落重量 50kgf
輕臺自重 2kgf（最小靜應力500Pa）
重臺自重 7kgf
最小重量增量 1kgf
（2）數據采集接口板 1臺；
（3）壓電型加速度計 1只
（4）試驗機控制器 1臺
（5）電荷放大器 1臺
（6）緩沖材料動態(tài)壓縮試驗數據采集與處理軟件（Windows界面，VC編程）
專業(yè)版 ITHC-Pro2.0 1套
演示版 ITHC-Demo2.0 1套

4 系統特點：

（1）任意情況下都能可靠采集沖擊加速度—時間信號（圖2）。

圖2 加速度時間曲線

（2）提供各種FIR數字濾波器對加速度信號進行濾波，保證了信號不會失真，這對于研究緩沖材料力學性能，開發(fā)新型緩沖材料特別重要（圖3）。

圖 3 數字濾波器和濾波后的曲線

（3）以線性或對數方式顯示最大加速度-靜應力，緩沖系數-最大應力和動態(tài)應力-應變等曲線。既可以單一地顯示曲線，又可以把擬合曲線和原始離散數據同時顯示（圖4）。

圖 4 用對數方式輸出的擬合后的最大加速度靜應力曲線

（4）提供多種曲線擬合方案，特別是手工擬合，更使您得心應手。用離散數據往擬合曲線的工作是很復雜的。雖有人提供了200多種函數，供擬合數據使用，但還沒有一種適合任意一組離散數據的通用的方法。我們給出的手工擬正當使您能為所欲為地天生光滑連續(xù)的擬合曲線。
（5）隨意的取圖功能使您能得到您想要的任意一幅圖
（6）全自動命名文件，無需人為干預

圖 5擬合后的緩沖系數曲線

5結束語

基于虛擬儀器技術，開發(fā)出的材料動態(tài)壓縮試驗的虛擬儀器，它具有操縱簡單、功能強大、數據能永久性保存，自動化、可視化程度高等特點，為貫徹實施國家標準提供了強有力的支持，作為緩沖材料動態(tài)壓縮測試的專用虛擬儀器，填補了國內的空缺，對于緩沖材料的研究、試驗和測試有重要的意義。