動態(tài)應(yīng)變測試儀的研究與設(shè)計(jì)（開題報(bào)告）
1、課題的目的及意義（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析或設(shè)計(jì)方案比較、選型分析等）
動態(tài)應(yīng)變測試是機(jī)械工程中一種重要的分析方法，也是許多工程和力學(xué)工作者所一直關(guān)心的問題。傳統(tǒng)的應(yīng)變測試主要采用電阻應(yīng)變片通過接線盒組成測量橋，經(jīng)標(biāo)定器、放大器、檢波器、濾波器最后經(jīng)顯示器顯示出來[1]。傳統(tǒng)的電阻應(yīng)變測試儀在測量精度、穩(wěn)定性和可靠性等方面已經(jīng)比較成熟。上世紀(jì)90年代初，張功銘、趙復(fù)真等人提出“電阻增量比率網(wǎng)絡(luò)比率臂”理論建立了交直流通用的模擬應(yīng)變量標(biāo)準(zhǔn)器，使我國電阻應(yīng)變計(jì)量儀計(jì)量水平提高到1×10-4的水平[1]。但傳統(tǒng)的電阻應(yīng)變測試的二次儀表[1]不僅電路復(fù)雜、價(jià)格昂貴，且后處理能力受限。
隨著計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬儀器已成為測試儀器研究開發(fā)中熱點(diǎn)技術(shù)之一。虛擬儀器的核心是以計(jì)算機(jī)作為儀器統(tǒng)一的硬件平臺，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算、存儲和顯示功能，將傳統(tǒng)儀器的功能化和面板控件軟件化，使之與計(jì)算機(jī)結(jié)合起來融為一體，構(gòu)成了一臺從外觀到功能都完全與傳統(tǒng)硬件儀器相同同時(shí)又充分享用計(jì)算機(jī)智能資源的全新的儀器系統(tǒng)[6]。自20世紀(jì)80年代美國國家儀器公司（National Instruments Corporation 簡稱 NI）首先提出虛擬儀器概念，虛擬儀器技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，至21世紀(jì)初葉，虛擬儀器的生產(chǎn)廠家將超過千家，品種將達(dá)到數(shù)千種，市場占有率將占到電測儀器的50%[6]。
虛擬儀器系統(tǒng)一般由傳感器、信號調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)軟件及硬件組成，通常信號調(diào)理器和數(shù)據(jù)采集卡由專業(yè)廠家設(shè)計(jì)生產(chǎn)，其精度、穩(wěn)定性和可靠性均較高，技術(shù)相對成熟，唯一不足之處是成本較高，對于高精度的專業(yè)場合無疑是首選，但對于一般要求的場合則性價(jià)比略顯不足。本設(shè)計(jì)采用虛擬儀器技術(shù)，利用電阻應(yīng)變片作為應(yīng)變傳感器，利用個(gè)人計(jì)算機(jī)聲卡作為數(shù)據(jù)采集卡，再配套放大電路，并編制相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理及顯示軟件，實(shí)現(xiàn)完整的動態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)。由于聲卡是目前個(gè)人計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置之一，因此本系統(tǒng)具有很好的通用性；同時(shí)目前主流聲卡的A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)均能達(dá)到16位，故本系統(tǒng)具有較好的精度。
雖然目前已有很多商品化的應(yīng)變測試儀，其中不少產(chǎn)品功能很強(qiáng)大，精度、穩(wěn)定性也很好，價(jià)格也不昂貴，但本系統(tǒng)仍具有很好的實(shí)際意義，其通用性強(qiáng)、成本低廉、組裝靈活等。本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)是利用盡可能簡單的硬件實(shí)現(xiàn)盡可能高精度的動態(tài)應(yīng)變測試。