一、硬件

本控制系統(tǒng)中，主要部件有：力傳感器，位移傳感器，直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)，數(shù)據(jù)采集卡，放大器，濾波器，電源及其相應(yīng)控制分析程序等；其中硬件參數(shù)的選取主要依系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)，其主要指標(biāo)為：

負(fù)荷測量范圍：0~700N; 0~2500N;

力傳感器精度：0~700N ：0.15%; 0~2500N ：0.25%;

驅(qū)動(dòng)梁位移速度：工作載荷速度0.1~20μm/s; 空載速度0~100μm/s

位移傳感器精度： 0.5 μm；

測試行程：20mm;

裝置環(huán)境：真空條件；室溫~120℃；

傳輸線必須屏蔽處理；

以上部件中力傳感器（包括放大器），位移傳感器，直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)三者由我們采購?fù)瓿?，其具體參數(shù)見附件。數(shù)據(jù)采集卡，放大器，濾波器，電源等硬件參數(shù)需結(jié)合測試時(shí)所需工作參數(shù)指標(biāo)而定，由程序編寫單位完成方案提交，硬件的報(bào)價(jià)和采購。

控制系統(tǒng)精度要求

力傳感器

力傳感器信號采集精度達(dá)到 0.1%，采集數(shù)值不能有干擾導(dǎo)致的跳動(dòng)，驗(yàn)收時(shí)采取測量電壓數(shù)值，力傳感器廠家提供曲線對比來驗(yàn)收。

位移傳感器

光柵尺（數(shù)字量），采集精度在0.1%，采集數(shù)值不能有干擾導(dǎo)致的跳動(dòng)

電機(jī)

用光柵尺作為反饋，控制電機(jī)，以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的實(shí)時(shí)控制。電機(jī)速度、方向、啟?？烧{(diào)。

控制系統(tǒng)、配電箱及接線

控制平臺(tái)的選用應(yīng)保證以下幾點(diǎn)要求：

采用我們建議的配電箱體，結(jié)構(gòu)上緊湊，布局合理；整體尺寸要?。?span>

系統(tǒng)及軟件性能穩(wěn)定（數(shù)據(jù)處理速度，信號控制）；功能性強(qiáng)（數(shù)字/模擬多通道接口，預(yù)留二次開發(fā)空間）；兼容性強(qiáng)（XP，Win7）；用USB或其他接口連接到我們的電腦上進(jìn)行控制，軟件可供我們自己安裝在不同電腦上面

我們提供過真空的電線接頭，由你們完成焊接電線等工作。

所有系統(tǒng)在真空儀器里面調(diào)試完畢，參數(shù)指標(biāo)達(dá)到要求，方為驗(yàn)收通過

控制程序要求

具有拉伸、壓縮兩種工作模式（對應(yīng)工作載荷速度0.1~20μm/s）；

具有開啟、暫停、結(jié)束三種工作狀態(tài)；

開啟：根據(jù)拉伸/壓縮工作模式，電機(jī)、傳感器、采集記錄分析軟件等工作；

暫停/復(fù)位：摁“暫停/復(fù)位”電機(jī)、傳感器，采集工作等暫停工作，但傳感器所采集數(shù)據(jù)仍在保存狀態(tài)； 再次摁“暫停/復(fù)位”后，電機(jī)工作，傳感器、數(shù)據(jù)采集等接著暫停前狀態(tài)繼續(xù)工作；

結(jié)束：電機(jī)、傳感器停止工作，數(shù)據(jù)完整保存；

具有進(jìn)退、快進(jìn)快退功能（對應(yīng)空載速度0~100μm/s）；

該功能是在非測試模式下工作，減小整體測試時(shí)間；

實(shí)時(shí)顯示并具有清零功能：

絕對力:

絕對位移：

力：最大力值、清零功能；

位移；最大位移值；清零功能；

整體測試時(shí)間

終止：當(dāng)達(dá)到設(shè)定過載保護(hù)參數(shù)時(shí)，自動(dòng)終止測試；

相對最大力：設(shè)定值

相對最大位移量：設(shè)定值

限位開關(guān)保護(hù)終止測試

力/位移傳感器校準(zhǔn)功能：

力傳感器：

力傳感器校準(zhǔn)：傳感器標(biāo)準(zhǔn)值（與輸出信號相關(guān)，如5mV輸出對應(yīng)1000N）與測試值之間校準(zhǔn)；摩擦力誤差校準(zhǔn)；

位移傳感器：

樣品實(shí)際變形值與測量值之間的校準(zhǔn)；

注：以上校準(zhǔn)建立在相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系上，并以界面可輸入函數(shù)形式校準(zhǔn)；校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)以生成拉伸曲線與標(biāo)準(zhǔn)拉伸曲線吻合度達(dá)0.5%以上；

曲線顯示：

力－位移曲線； 應(yīng)力－應(yīng)變曲線；

X-Y坐標(biāo)軸范圍設(shè)置：自動(dòng)設(shè)置（最大值百分?jǐn)?shù)）

光標(biāo)讀值顯示；

自動(dòng)標(biāo)注工作暫停點(diǎn)；

放大、縮小功能；

注：生成曲線是否與標(biāo)準(zhǔn)曲線高度吻合，是否有波動(dòng)，與控制器，采集卡（精度、采樣頻率等），濾波器，放大器等的功能相關(guān)；

數(shù)據(jù)結(jié)果輸出：

生成單一測試數(shù)據(jù)文件（TXT,EXCLE格式），內(nèi)容包含：測試時(shí)間；樣品參數(shù)；測試參數(shù)；力－位移和應(yīng)力－應(yīng)變數(shù)據(jù)；

電源、傳輸線要求：

電源穩(wěn)定性高；傳輸線屏蔽處理；以達(dá)到測試時(shí)對成像系統(tǒng)無干擾為準(zhǔn)。

 

控制軟件框架及界面

工具欄

文件：下拉欄為保存（以TXT格式保存界面中設(shè)置的參數(shù)、力位移曲線的參數(shù)及應(yīng)力應(yīng)變的參數(shù)）。

編輯：下拉欄為傳感器校準(zhǔn)，以采集傳感器數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)加減一個(gè)函數(shù)?？梢晕覀冏约和瓿珊瘮?shù)的編輯

幫助：下拉欄為用戶手冊，用戶手冊可以提供我們自定義編輯。

數(shù)據(jù)采集欄(直接用數(shù)值顯示)

絕對力：力傳感器采集的數(shù)據(jù)，單位N。

絕對位移：位移傳感器采集的數(shù)據(jù)，單位微米。

力：任意大小的力清零以后輸出的力（相當(dāng)于最終測量的力減去清零時(shí)的力）。設(shè)置清零按鈕可手動(dòng)清零

位移 ：任意大小位移清零以后輸出的位移（相當(dāng)于最終測量的位移減去清零時(shí)的位移）設(shè)置清零按鈕可手動(dòng)清零

應(yīng)力：力除以截面積，單位Mpa。

應(yīng)變：位移除以樣品標(biāo)距，單位%

參數(shù)顯示欄

參數(shù)設(shè)定

樣品參數(shù)：

板狀：長、寬、高，單位mm。留個(gè)區(qū)域有我們放置長寬高的示意圖。

柱狀：長、直徑，  單位mm。留個(gè)區(qū)域有我們放置長、直徑的示意圖。

2種方式可選擇，不能同時(shí)選擇，選擇后確認(rèn)。

測試信息：

測試人員

測試時(shí)間

測試單位

控制參數(shù)：

拉伸、壓縮可切換。

試驗(yàn)速度：可自定義輸入，單位微米/S

終止方式：力終止方式，單位N，可手動(dòng)輸入數(shù)值，有數(shù)值范圍的限定。

位移終止方式：單位微米，可手動(dòng)輸入數(shù)值，有數(shù)值范圍的限定。

力位移曲線

鼠標(biāo)光標(biāo)移動(dòng)可讀取力、位移數(shù)值，左鍵框選可放大曲線，設(shè)計(jì)復(fù)位鍵使曲線回到最初的大小。雙擊曲線圖可編輯曲線參數(shù)，包括X、Y范圍設(shè)定，曲線采集速率

應(yīng)力應(yīng)變曲線

同力位移曲線。

啟動(dòng)控制欄

具有開啟、暫停、結(jié)束三種工作狀態(tài)；具有進(jìn)退、快進(jìn)快退功能（對應(yīng)空載速度0~100μm/s）；

開啟：根據(jù)拉伸/壓縮工作模式，電機(jī)、傳感器、采集記錄分析軟件等工作；

暫停/復(fù)位：摁“暫停/復(fù)位”電機(jī)、傳感器，采集工作等暫停工作，但傳感器所采集數(shù)據(jù)仍在保存狀態(tài)； 再次摁“暫停/復(fù)位”后，電機(jī)工作，傳感器、數(shù)據(jù)采集等接著暫停前狀態(tài)繼續(xù)工作；

結(jié)束：電機(jī)、傳感器停止工作，數(shù)據(jù)完整保存；