動態(tài)應變測試儀的研究與設計（開題報告）
1、課題的目的及意義（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析或設計方案比較、選型分析等）
動態(tài)應變測試是機械工程中一種重要的分析方法，也是許多工程和力學工作者所一直關心的問題。傳統(tǒng)的應變測試主要采用電阻應變片通過接線盒組成測量橋，經(jīng)標定器、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90年代初，張功銘、趙復真等人提出“電阻增量比率網(wǎng)絡比率臂”理論建立了交直流通用的模擬應變量標準器，使我國電阻應變計量儀計量水平提高到1×10-4的水平[1]。但傳統(tǒng)的電阻應變測試的二次儀表[1]不僅電路復雜、價格昂貴，且后處理能力受限。
隨著計算機虛擬技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬儀器已成為測試儀器研究開發(fā)中熱點技術(shù)之一。虛擬儀器的核心是以計算機作為儀器統(tǒng)一的硬件平臺，利用計算機強大的運算、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，使之與計算機結(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)硬件儀器相同同時又充分享用計算機智能資源的全新的儀器系統(tǒng)[6]。自20世紀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世紀初葉，虛擬儀器的生產(chǎn)廠家將超過千家，品種將達到數(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)采集卡和計算機軟件及硬件組成，通常信號調(diào)理器和數(shù)據(jù)采集卡由專業(yè)廠家設計生產(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比略顯不足。本設計采用虛擬儀器技術(shù)，利用電阻應變片作為應變傳感器，利用個人計算機聲卡作為數(shù)據(jù)采集卡，再配套放大電路，并編制相應的數(shù)據(jù)處理及顯示軟件，實現(xiàn)完整的動態(tài)應變測試系統(tǒng)。由于聲卡是目前個人計算機的標準配置之一，因此本系統(tǒng)具有很好的通用性；同時目前主流聲卡的A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)均能達到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變測試儀，其中不少產(chǎn)品功能很強大，精度、穩(wěn)定性也很好，價格也不昂貴，但本系統(tǒng)仍具有很好的實際意義，其通用性強、成本低廉、組裝靈活等。本次設計的目標是利用盡可能簡單的硬件實現(xiàn)盡可能高精度的動態(tài)應變測試。