碰撞瞬間的撞擊力測量方法

在實驗和生產(chǎn)過程中很多情況需要進行一些碰撞、爆炸、突變等一些實驗。而這些實驗過程相對來說都比較短暫常見的力值測量設備難以對其過程進行相關的測量。

瞬態(tài)數(shù)字測量，把力傳感器和現(xiàn)代數(shù)字測量技術結合起來，采用高精度力傳感器和現(xiàn)代的告訴采集系統(tǒng)，以及相關的專業(yè)軟件實現(xiàn)對沖擊力的整個過程的監(jiān)測和測量。

所需設備：

1、測力傳感器

2、0-5V電壓輸出變送器

3、DAQ采集卡

4、數(shù)據(jù)采集軟件

5、三芯、四芯屏蔽線、USB連接線等附件

安裝步驟：

1、將測力傳感器安裝在要撞擊的位置

2、將測力傳感器的出線連接至變送器

（紅線：電源+

黑線：電源-

綠線：信號+

白線：信號-）

3、給變送器供電：GND連接至24V電源- 供電連接至24V電源-

4、將變送器連接至采集卡

5、采集卡插入至電腦USB接口

6、電腦安裝數(shù)據(jù)采集軟件

原理闡述：

1）測力傳感器工作原理

電阻應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變片（轉換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減小），再經(jīng)相應的測量電路把這一電阻變化轉換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。

2）0-5V電壓輸出變送器

高精度集成運算放大器是指那些失調電壓小，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。其中單片高精度集成運算放大器的失調電壓可小到幾微伏，溫度漂移小到幾十微伏每攝氏度。

3）DAQ采集卡

DAQ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，但其內部卻集成了高速AD和復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，并且內置了放大器，可以由外部的增益電阻來設置放大倍數(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、頻譜分析儀等多種高級功能。

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轉換功能將電壓轉換至數(shù)字信號，并通過USB2.0高速接口與電腦通訊，DAQ采集卡的采集頻率最高可達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)采集軟件

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。

軟件可以設置采集頻率，最高可達100kHz。可以對碰撞、撞擊、爆炸、等時間內的力值、壓強、扭矩值等物理量的突變進行精確的采集。

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。并可以設置門限報警等功能。

設備照片：

測力傳感器：

0-5V電壓輸出變送器

數(shù)據(jù)采集軟件

注意事項

1、傳感器安裝的時候要注意碰撞的方向要與傳感器受力方向一致，勿造成片在線向

2、傳感器與變送器連接的時候四芯屏蔽線的屏蔽端要接外殼

3、用戶須注意電源的開關順序，使用時要求先將采集卡連至計算機，而后開啟供電源電源；關閉時先關信號源電源，后將設備斷電。

4、將采集卡拔離計算機后，請間隔一定時間再重新插入。拔插過快有可能造成計算機系統(tǒng)配置驅動異常，此時請重新拔插采集卡。

方案設計：

吳天翔（蘇州奧巴特爾高級工程師）

Email: szobte@163.com

Tel: 18662247704

蘇州奧巴特爾自動化設備有限公司
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